تبلیغات
مرکز دانلود کتاب الکترونیک در زمینه ی کامپیوتر و الکترونیک - هارد دیسک چگونه کار می کند؟
مرکز دانلود کتاب الکترونیک در زمینه ی کامپیوتر و الکترونیک
وب لاگ تخصصی دانلود و اموزش
گروه طراحی قالب من گروه طراحی قالب من گروه طراحی قالب من گروه طراحی قالب من گروه طراحی قالب من
درباره وبلاگ


کاردانی کامپیوتر (گرایش برنامه نویسی و تولید نرم افزار) -مهارت های کاری :تکنسین شبکه های محلی و بیسیم (دارای مدرک سازمان فنی و حرفه ای ) -برنامه نویسی -طراحی سایت -گرافیک کامپیوتر-
هدف از این مطالب جلب توجه نیست بلکه قصد من کمک به دوستانی است که در این زمینه ها مشکل دارند بنابرین دوستان عزیز در صورتی که مشکلی در مورد هر یک از مباحث کامپیوتر البته فعلا فقط تا کاردانی دارید با بنده مطرح کنید تا در اولین فرصت به شما کمک کنم


مدیر وبلاگ : milad rasuolly
نویسندگان
نظرسنجی
امتیازی که به این وبلاگ خواهید داد.






هارددیسك‌ها مكانیكی‌ترین قطعه موجود در كامپیوترها به شمار می‌آیند. اگر فن‌ها را كنار بگذاریم، هارددیسك اولین قطعه به لحاظ حركت داشتن هنگام كار كردن است. البته این حركت در داخل‌ هارددیسك است و ما آن را نمی‌بینیم. بر خلاف هارددیسك‌ها، عملكرد اكثر قطعات دیگر سیستم، توسط حركت الكترون‌ها صورت می‌گیرد و دیگر خبری از قطعه متحرك نیست. این موضوع باعث می‌شود هارددیسك سیستم را از پتانسیل كارآیی واقعی آن دور كند. به عنوان مثال تیم فوتبالی را در نظر بگیرید كه همه بازیكنان آن به جز دروازه‌بان آن آماده و در بهترین شرایط به سر می‌برند. خط حمله این تیم هر چقدر هم كه گل بزند، دروازه‌بان تیم با گل خوردن خود، زحمت بقیه تیم را خراب می‌كند و مانع برد تیم می‌شود. نقش هارددیسك در یك كامپیوتر، تقریبا مشابه نقش این دروازه‌بان است.

كندی هارددیسك‌ها تنها به كامپیوتر محدود نمی‌شود و در وسایل الكترونیكی دیگر مثل پخش‌كننده‌های موسیقی كه هارددیسك دارند، نیز ردی از این اثر دیده می‌شود. به عنوان مثال اگر یك iPod با ظرفیت 30 گیگابایت داشته باشید، حتما هنگام پخش یا جلو یا عقب بردن موسیقی و یا فیلم، دستور شما كمی با تاخیر اجرا می‌شود، این تاخیر به خاطر ماهیت مكانیكی هارددیسك موجود در این دستگاه است.

با این وجود، هارددیسك‌های الكترومكانیكی، فسیل زنده كامپیوتر است. اولین هارددیسك در سال 1956 توسط آی‌بی‌ام ساخته شد آن دستگاه دارای 5 مگابایت حافظه بود كه توسط 50 دیسك 24 اینچی فراهم می‌شد. اگر چه ظرفیت‌ هارددیسك‌های امروزی تا یك ترابایت هم افزایش یافته و تغییراتی هم در تكنولوژی‌های به كار رفته در ساخت آنها صورت گرفته ولی وضعیت نسبی هارددیسك‌ها، كماكان بدون تغییر به نظر می‌رسد یك هارددیسك 400 گیگابایتی امروزی، دارای 5 دیسك 5/3 اینچی هر كدام با ظرفیت 80 گیگابایت است.

با افزایش ظرفیت‌ هارددیسك‌ها، تنوع اطلاعات موجود روی آنها نیز افزایش می‌یابد كه باعث افزایش قابل توجه زمان دسترسی (Access Time) می‌شود. منظور از زمان دسترسی مدت زمانی است كه طول می‌كشد تا هدهای خواندن و نوشتن شیار موردنظر روی یك دیسك خاص را پیدا كنند و سپس دیسك بچرخد تا اطلاعات درخواست شده پیدا شود. طبق فرآیند گفته شده، مدت زمانی برای پیدا كردن و چرخش تاخیر خواهیم داشت. همین تاخیر سبب می‌شود كه هارددیسك، كامپیوتر شما را از پتانسیل واقعی آن دور كند. این زمان تاخیر شاید در حد میلی‌ثانیه باشد و به تنهایی به چشم نیاید ولی یك نرم‌افزار ممكن است دسته‌های اطلاعات زیادی را در صف درخواست قرار دهند و اگر این اطلاعات درخواستی در قسمت‌های مختلف هارددیسك باشند، مدت زیادی در حد چندثانیه طول خواهد كشید تا هارددیسك تمامی اطلاعات درخواستی را خوانده و نرم‌افزار را اجرا كند. در واقع فاصله زمانی بین كلیك كردن روی آیكون یك نرم‌افزار از سوی شما و باز شدن كامل آن (چیزی كه از آن به عنوان Load شدن یاد می‌كنیم)، شامل همین فرآیند است و بخش زیادی از زمان طول كشیده، به سرعت هارددیسك بستگی دارد.

اما برای روشن‌تر شدن موضوع بهتر است نگاهی به چگونگی خواندن و نوشتن اطلاعات توسط هارددیسك بیندازیم. هارددیسك دارای چندین دیسك و هردیسك دارای چندین واحد ذخیره‌سازی اطلاعات است.

شیار یا (Track) یكی از این واحدها است كه به شكل دایره همانند شیارهای صفحه گرامافون است. واحد بعدی كلاستر (Cluster) است. خود كلاستر شامل یك یا چند سكتور یا قطاع (Sector) است. این سكتورها كوچك‌ترین واحدهای ذخیره‌سازی اطلاعات هستند كه اطلاعات درون آنها قرار می‌گیرد. ارتباط میان این سكتورها توسط «فایل سیستم» بررسی و پیگیری می‌شود.

در شكل می‌توانید قسمت‌های نام برده روی یك دیسك را مشاهده كنید. نمونه شیار روی شكل با قرمز پررنگ، كلاستر با قرمز روشن و سكتور با زرد نشان داده شده است.

به طور كلی، هارددیسك‌ها اطلاعات را با نوشتن آنها روی یك قسمت خاص روی یك شیار، ذخیره می‌كنند. هارددیسك توسط چیزی شبیه الگوریتم زیر به اطلاعات دست می‌یابد:
1 - اطلاعات روی كدام دیسك است؟ برو به آن دیسك...
2 - اطلاعات روی كدام شیار از این دیسك است؟ برو به آن شیار...
3 - اطلاعات روی كدام كلاستر از این شیار است؟ برو به آن كلاستر...
4 - اطلاعات روی كدام سكتور از این كلاستر نوشته شده است؟ برو به آن سكتور...
5 - اطلاعات درخواستی پیدا شد، اطلاعات خوانده می‌شود...

این مراحل بیانگر شیوه بهینه در خواندن اطلاعات روی هارددیسك است. برای نوشتن اطلاعات روی هارددیسك نیز مراحلی مشابه فوق دنبال می‌شود.

برای خواندن و نوشتن اطلاعات باید یك ابزار درون هارددیسك وجود داشته باشد. هدهای خواندن و نوشتن این وظیفه را انجام می‌دهند. این هدها روی یك بازوی محرك قرار دارند. برای چرخش دیسك‌ها نیز، یك وسیله دوكی شكل در نظر گرفته شده تا حركت دورانی یا چرخشی ایجاد كند. اصطلاح 5400 دور یا 5400 RPM در هارددیسك‌ها نیز از همین جا نشات می‌گیرد. RPM یا Round per Minute به معنای چرخش در دقیقه، بیانگر تعداد دورهایی است كه دیسك‌ها در یك دقیقه می‌زنند. هر چه این سرعت چرخش بالاتر باشد، دیسك سریع‌تر عملیات‌ها را انجام می‌دهد.

زمان دسترسی مجموع زمان جست‌وجو و چرخش است. برای مثال اگر پیدا كردن اطلاعات درخواستی 3/8 میلی‌ثانیه و زمان چرخش دیسك‌ها تا محل موردنظر نیز 1/3 میلی‌ثانیه طول بكشد، در كل زمان دسترسی 4/11 میلی‌‌ثانیه را خواهیم داشت.
این 4/11 به این معناست كه 4/11 میلی‌ثانیه طول خواهد كشید تا به اطلاعات درخواستی، دسترسی حاصل شود، شاید زمانی در حد هزارم ثانیه اصلا مشكلی به نظر نیاید، ولی وقتی شما چندین بسته اطلاعاتی را در یك زمان درخواست كنید مشكل‌ساز خواهد شد. مثلا با اجرای یك نرم‌افزار ساده مثل «ویندوز مدیا پلیر» چندین نوع اطلاعات از هارددیسك درخواست می‌شود تا نرم‌افزار اجرا شود. فرض كنید، این بسته‌های درخواستی را با B، R، G و Y نشان دهیم، در این صورت برای هر بسته به عنوان مثال خواهیم داشت:

B:ا 3/8 میلی‌ثانیه زمان جست‌وجو + 1/3 میلی‌ثانیه زمان چرخش= 4/11 میلی‌ثانیه زمان دسترسی
R: ا2/4 میلی‌ثانیه زمان جست‌وجو+ 2/2 میلی‌ثانیه زمان چرخش= 4/6 میلی‌ثانیه زمان دسترسی
G: ا3/4 میلی‌ثانیه زمان جست‌وجو+ 5/8 میلی‌ثانیه زمان چرخش= 8/12 میلی‌ثانیه زمان دسترسی
Y: ا7/0 میلی‌ثانیه زمان جست‌وجو+ 1/1 میلی‌ثانیه زمان چرخش= 8/1 میلی‌ثانیه زمان دسترسی

مجموع زمان طول كشیده برای جمع‌آوری این اطلاعات 4/32 میلی‌ثانیه است. البته این یك مثال بود ولی هنگام اجرای نرم‌افزار ذكر شده، حتما این مدت‌زمان تاخیر را احساس كرده‌اید. برای نرم‌افزارهای سنگین‌تر هم كه مدت تاخیر بیشتر هم خواهد بود. البته باز تاكید می‌كنیم كه همه زمان تاخیری كه هنگام اجرای نرم‌افزارها می‌بینید ناشی از هارددیسك نیست ولی بخش بسیار زیادی از آن به ناكارآمدی‌ هارددیسك‌ها بازمی‌گردد.

مشكل
برای توضیح مشكل موجود، موقعیت چهار بسته اطلاعاتی B، R، G و Y را به صورت بسته‌های آبی، قرمز، سبز و زرد روی دیسك نمایش داده‌ایم.
در ابتدا هد روی نقطه آبی قرار می‌گیرد و اطلاعات خوانده می‌شود سپس بازوی محرك وضعیت را عوض كرده و با چرخش دیسك هدها در نقطه قرمز قرار می‌گیرند. سپس به همین ترتیب نوبت به نقطه سبز و سپس نقطه زرد می‌رسد و عملیات تكمیل می‌شود.

شاید در نگاه اول این فرآیند مشكلی نداشته باشد ولی واقعیت این است كه طی این فرآیند وقت زیادی بابت چرخش دیسك‌ها و حركت‌های اضافی هدر رفته است. اگر به خط بنفش كه مسیر حركت هد را نشان می‌دهد دقت كنید می‌بینید كه پس از نقطه آبی، هد از دو نقطه سبز و زرد كه در نزدیكی آنهاست دور شده و به سمت قرمز می‌رسد و بعدا طی یك مسیر طولانی به سراغ این دو نقطه می‌آید.

ایده بهتر برای رسیدن برای انجام این فرآیند به این صورت است كه ابتدا به نقطه سبز، سپس نقطه آبی و بعد از آن به نقطه زرد برویم در پایان نیز به سمت نقطه قرمز حركت كنیم تا عملیات به اتمام برسد. برای اینكه متوجه شوید فرآیند زمان بر اولی در چه حد حاد است، بهتر است به شكل شماره2 نگاه كنید.

این شكل نمایی از دیسك‌های موجود در یك هارددیسك را نمایش می‌دهد. اگر اطلاعاتی كه ما روی یك دیسك نمایش دادیم روی یك دیسك نبود و بین سكتورهای مختلف در چند دیسك پخش شده بود، آن وقت زمان بیشتری هم هدر می‌رفت. در سمت چپ شكل بازوی محرك با سطوح مختلف بین دیسك‌ها را می‌بینید. هدهای موجود روی نوك این بازوها، به اطلاعات موجود روی هر دو روی هد دیسك دسترسی دارند. در وسط صفحه‌ها نیز دوك چرخنده دیسك‌ها قرار دارد، همانطور كه گفتیم وظیفه این دوك، تنظیم سرعت چرخش دیسك‌ها است. هر چه دوك دیسك‌ها را سریع‌تر به گردش درآورد، زمان تاخیر ناشی از چرخش نیز كاهش خواهد یافت.
راه‌حل

تكنولوژی NCQ یا «صف‌بندی ذاتی دستورات» برای حل این مشكل ارائه شده است. این تكنولوژی برای دیسك‌های سازگار با درگاه SATA در نظر گرفته شده تا سرعت آنها را در شرایط خاص بهبود بخشد. NCQ دستورات رسیده برای دسترسی به آدرس‌های اطلاعاتی روی هارددیسك را طوری ترتیب‌دهی و صف‌بندی می‌كند كه بیشتری بازده و كمترین زمان تاخیر حاصل شود. شكل شماره3 دو هارددیسك یكی با NCQ و دیگری بدون NCQ را نشان می‌دهد.
هارددیسك بدون NCQ شبیه یك پست‌چی است كه باید نامه‌ها را به چهارخانه كه در راستای یك خیابان هستند تحویل دهد. این پست‌چی نامه خانه اول را تحویل داده، پس با طی مسیری طولانی به سراغ خانه چهارم رفته، بعد از آن برگشته و نامه خانه دوم را تحویل می‌دهد و در آخر نیز كمی جلوتر رفته و نامه خانه سوم را تحویل می‌دهد. این پست‌چی هیچ‌گاه عنوان كارمند نمونه پست‌خانه انتخاب نخواهد شد!

اما در شكل دوم، نامه‌ها در سریع‌ترین و بهترین شكل ممكن تحویل داده می‌شوند.
هارددیسك‌های بدون NCQ، دستورات را طبق ترتیبی كه دریافت می‌كنند اجرا می‌كنند، درست مانند وقتی كه وارد یك فروشگاه بزرگ شده‌اید و بخواهید خرید خود را دقیقا مطابق ترتیب موجود در لیست خرید انجام دهید.

هارددیسك‌هایی كه NCQ دارند، دستورات را به ترتیب نزدیكی آنها به محل فعلی هدهای هارددیسك انجام می‌دهند. دقیقا مثل موقعی كه در فروشگاه حركت كنید و یك نگاه به لیست و یك نگاه به اجناس كنار خود بیندازید و هر جنسی كه در لیست بود و دم دست هم بود، بردارید.
در عالم واقع و برای هارددیسك‌ها، NCQ همیشه هم تاثیر مثبت ندارد. برای سرورها و سیستم‌هایی كه هارددیسك آنها دائما در حال خواندن و نوشتن اطلاعات است و به طور كلی برای نرم‌افزارهای Multi Thread كه در یك لحظه مشخص، چندین نوع اطلاعات را از هارددیسك می‌خوانند، NCQ تاثیر قابل ملاحظه‌ای در عملكرد آنها خواهد داشت.

اما برای اجرای نرم‌افزارهای ساده و كارهای عادی NCQ را خیلی تاثیرگذار نخواهید دید. به طور كلی NCQ آنجایی خودش را نشان خواهد داد كه همزمان چندین كار سنگین را از هارددیسك بخواهید.

فعال كردن NCQ

برای استفاده از NCQ چندین پیش‌نیاز وجود دارد؛ اولی پشتیبانی هارددیسك شما از NCQ و دومی پشتیبانی كنترلگر دیسك از NCQ.
قابلیت NCQ تنها در هارددیسك‌های نسل SATA قابل استفاده است. چنانچه سازنده دیسك سخت، محصول خود را سازگار با چنین قابلیتی ساخته باشد، در توضیحات مربوط به محصول پشتیبانی از NCQ ذكر خواهد شد.

به علاوه تمام چیپست‌های مادربورد امروزی، كنترلگر SATA به همراه خود دارند. بعضی از این چیپست‌ها دارای قابلیتی با نام AHCI هستند كه اجازه می‌دهد تا سیستم‌عامل با استفاده از درایورهای مربوطه، قابلیت NCQ را برای هارددیسك به شكل قابل استفاده در بیاورد.

متاسفانه چون ویندوز XP قبل از عرضه تكنولوژی NCQ عرضه شد، حتی اگر هم چیپست مادربورد شما دارای قابلیت AHCI باشد، باز هم درحالت عادی نمی‌تواند با NCQ كار كند. برای اینكه بتوانید NCQ را درویندوز XP فعال كنید، ابتدا باید حالت AHCI را در بایوس مادربورد خود فعال كنید. سپس در ابتدای نصب ویندوز XP، دكمه F6 را زده و دیسكت مربوط به درایورهای AHCI را در فلاپی درایو قرار داده تا درایورها بارگذاری شوند. در غیر این صورت قادر به نصب ویندوز نخواهید بود چرا كه بدون آن درایورها، ویندوز نمی‌تواند هارددیسك شما (كه حالت AHCI برای آن فعال شده) را ببیند.

اگر هم AHCI را بعد از نصب ویندوز XP فعال كنید كه دیگر ویندوز بوت نخواهد شد! البته اگر علاقه‌مند باشید با جست‌وجو در اینترنت می‌توانید راهی را پیدا كنید كه بعد از نصب ویندوز XP، AHCI را فعال كنید و به مشكلی هم برنخورید ولی كمی پر دردسر است. خوشبختانه ویندوز ویستا درایور ذكر شده در فلاپی را نیاز ندارد چرا كه این درایور به همراه خود ویستا موجود است. پس ویستا به طور ذاتی با AHCI سازگار است و با آن هیچ مشكلی ندارد. (چه AHCI را قبل نصب ویستا فعال كنید و چه بعد از نصب)




صفحات جانبی
آمار وبلاگ
  • کل بازدید :
  • بازدید امروز :
  • بازدید دیروز :
  • بازدید این ماه :
  • بازدید ماه قبل :
  • تعداد نویسندگان :
  • تعداد کل پست ها :
  • آخرین بازدید :
  • آخرین بروز رسانی :
امکانات جانبی
به سایت ما خوش آمدید