هارد کامپیوتر دستگاهی است که برای ذخیره‌سازی اطلاعات استفاده می‌شود. این دستگاه یکی از قطعه‌های سخت‌افزار کامپیوتر است و داده‌ها را حتی بعد از خاموش شدن کامپیوتر هم در خود نگهداری می‌کند. به این نوع از حافظه‌ها، حافظه دائمی گفته می‌شود.  بعد از دانستن اینکه هارد کامپیوتر چیست، به شناخت بسیار خوبی در حوزه سخت‌افزارهای ذخیره‌سازی اطلاعات دست پیدا می‌کنیم. در حال حاضر همه کامپیوترها به فضایی برای ذخیره‌سازی اطلاعات نیاز دارند. بیشتر این دستگاه‌ها اطلاعات خود را با کمک هارد ذخیره می‌کنند. پس لازم است که کاربران کامپیوتر با هارد آشنا شده و درباره روش استفاده و انواع آن اطلاعات کافی بدست بیاورند.

در این مطلب از مجله فرادرس با هارد دیسک آشنا می‌شویم. ابتدا با انواع حافظه‌ها آشنا شده و بعد از اینکه متوجه شدیم هارد کامپیوتر چیست به صحبت درباره حافظه‌های SSD می‌پردازیم. انواع حافظه داخلی و خارجی را معرفی کرده‌ایم. همچنین هارد HDD را با حافظه SSD نیز مقایسه کردیم. در نهایت هم رایج‌ترین مشکلاتی که هاردها با آن‌ها روبه‌رو می‌شوند را یک به یک معرفی کرده و هر کدام را توضیح داده‌ایم.

هارد کامپیوتر چیست؟‌

هارد کامپیوتر یا همان «هارد دیسک» (Hard Disk Drive |‌HDD) نوعی وسیله برای ذخیره‌سازی داده است که در لپتاپ‌ها و کامپیوترهای دسکتاپ به کار برده می‌‌شود. HDD نوعی حافظه «غیرفرّار» (Non-Volatile) یا دائمی است. به این معنا که می‌تواند داده‌های ذخیره شده را حتی وقتی که برق دستگاه قطع شده هم به صورت صحیح و سالم در خود حفظ کند. سیستم عامل‌ با توجه به نیاز برنامه‌ها به هارد کامپیوتر دستور می‌دهد که داده‌ها را بخواند یا بر روی خود بنویسد. سرعت هارد درایو برای خواندن و نوشتن این داده‌ها فقط وابسته به خود این دستگاه است.

اولین هاردهای کامپیوتر، دستگاه‌های بسیار بزرگی به اندازه یک اتاق و با حجم ۳٫۷۵ مگابایت بودند. اما امروز هاردهایی داریم که به سادگی درون کامپیوتر‌های دسکتاپ قرار می‌گیرند. در ضمن این هاردها حتی می‌توانند چندین ترابایت داده را نیز در خود ذخیره کنند. اگر بخواهیم بدانیم روش دسته‌بندی هارد کامپیوتر چیست، باید معیارهای مختلفی را در نظر بگیریم. یکی از این معیار‌ها روش اتصال هارد به کامپیوتر است. از این منظر می‌توان هاردها را به دو دسته زیر تقسیم کرد.

1. هارد HDD داخلی یا اینترنال
2. هارد HDD خارجی یا اکسترنال

در ادامه این بخش هر دو دسته را توضیح داده‌ایم.

تفاوت نوع داخلی و خارجی در هارد کامپیوتر چیست؟

به شکل سنتی دو دسته‌بندی اصلی برای هاردها وجود دارد. هارد دیسک‌های HDD و حافظه‌های SSD. هردوی این دسته‌ها خود به دو نوع داخلی و خارجی هم تقسیم می‌شوند. در این بخش نوع‌های داخلی و خارجی هارد را معرفی کرده‌ایم.

هاردهای داخلی

هاردهای داخلی درون کیس کامپیوتر قرار می‌گیرند. این‌ نوع از هاردها بسیار ساده و روان با بقیه سخت‌افزارهای کامپیوتر ادغام شده و کار می‌کنند. وجود هارد اینترنال برای هر کامپیوتر، ضروری است. نرم‌افزارهایی مانند سیستم عامل، اپلیکیشن‌ها و فایل‌ها با کمک این نوع هارد ذخیره می‌شوند.

هاردهای خارجی

از طرف دیگر، هاردهای خارجی به صورت جدا از سیستم‌ درونی کامپیوتر کار می‌کنند. البته این قطعات سخت‌افزاری هم باید در نهایت به کیس متصل شود. هارد اکسترنال این کار را با استفاده از درگاه‌های USB یا سایر رابط‌های کامپیوتر انجام می‌دهد. هاردهای خارجی، فضای ذخیره‌سازی اضافی را برای کامپیوتر فراهم می‌کنند که می‌توان از آن برای نگهداری فایل‌هایی مانند اسناد، تصاویر، فیلم‌ها و موسیقی‌ها استفاده کرد.

در فهرست زیر، بیشترین موارد کاربرد هاردهای خارجی را بیان کرده‌ایم.

• پشتیبان‌گیری یا تهیه بکاپ از داده‌های موجود در کامپیوتر
• ذخیره‌سازی فایل‌های بزرگی که اندازه آن‌ها از ظرفیت هاردهای داخلی بیشتر است.
• انتقال ساده‌تر فایل‌ها بین کامپیوترهای مختلف، مخصوصا در حجم زیاد

چگونه با کمک فرادرس نکات مهم سخت‌افزار را یاد بگیریم؟

با مطالعه این مطلب، به شکل نسبتا خوبی متوجه شویم که هارد کامپیوتر چیست. هارد عضوی از دسته سخت افزارها است که در کنار هم کامپیوتر را تشکیل می‌دهند. قطعات سخت‌افزاری مربوط به ذخیره‌سازی اطلاعات یکی از انعطاف‌‌پذیرترین سخت‌افزارها هستند. تقریبا به غیر از درایو‌های نوری هیچ قطعه دیگری در انواع داخلی و خارجی و با تکنولوژی مکانیکی و نیمه‌رسانا ساخته نشده است. به همین دلیل برای تهیه هارد کامپیوتر گزینه‌های بسیار زیادی در پیش روی کاربران قرار دارد. اما این انعطاف‌پذیری بالا، از طرف دیگر کار را مشکل هم می‌کند. کسانی که اطلاعات سخت‌افزاری کمی دارند و متوجه لزوم سازگاری قطعات با یکدیگر نیستند، احتمال تهیه حافظه ثانویه اشتباه بیشتر آن‌ها را تهدید می‌کند. به همین دلیل لازم است که اطلاعات سخت‌افزار خود را افزایش دهیم.

برای دانستن اینکه بهترین انتخاب در خرید و ارتقای هارد کامپیوتر چیست، باید اطلاعات کاملی درباره سخت‌افزارهای کامپیوتر داشته باشیم. اما نمی‌توان این اطلاعات را به صورت کامل و به‌روز در هر جایی پیدا کرد. به همین دلیل، فرادرس در بین فیلم‌های آموزشی خود، مجموعه‌ای را با نام مجموعه آموزش سخت‌افزار کامپیوتر، تولید و منتشر کرده است. در این مجموعه جدیدترین و بهترین فیلم‌های آموزشی حوزه سخت‌افزار قرار گرفته‌اند. در ضمن، بیشتر فیلم‌هایی که جنبه عمومی دارند و بسیاری از مشکلات سخت‌افزاری افراد را برطرف می‌کنند در فرادرس به صورت رایگان عرضه می‌شوند.

در پایین چند مورد از فیلم‌های عمومی و تخصصی فرادرس را مشاهده می‌کنید. در صورت نیاز با کلیک بر روی تصویر بالا به صفحه اصلی این مجموعه آموزشی رفته و باقی فیلم‌ها را نیز مشاهده کنید.

تفاوت بین فضای ذخیره سازی اولیه و ثانویه

کامپیوترها برای ذخیره‌سازی اطلاعات، به دو روش کلی متکی هستند.

• استفاده از حافظه اولیه
• استفاده از حافظه ثانویه

حافظه اولیه

حافظه‌ اولیه اشاره به حافظه اصلی کامپیوتر یا همان «حافظه با دسترسی تصادفی» (Random Access Memory |‌ RAM) می‌کند. RAM، حافظه‌ای ناپایدار و با اندازه متوسطی است که به صورت موقت، داده‌ها و دستورالعمل‌هایی را نگه‌می‌دارد که قرار است توسط واحد پردازش مرکزی «CPU» پردازش شوند.

در ضمن باید اشاره کنیم که حافظه اولیه، گران‌بها بوده و ظرفیت محدودی نیز دارد. علاوه بر این موارد، برای نگهداری داده‌ها به مدت طولانی گزینه مناسبی نیست.

حافظه ثانویه

حافظه ثانیه، فضای ذخیره‌سازی پایداری است که داده‌ها را حتی بعد از خاموش شدن سیستم و قطع شدن منبع برق، نگهداری می‌کند. مهمترین دلیل استفاده از این سیستم ذخیره‌سازی، نگهداری از داده‌ها به صورت طولانی مدت و پایدار است. سیستم عامل، اپلیکیشن‌ها، فایل‌های کاربر و داده‌های بکاپ گرفته شده از جمله اطلاعاتی هستند که حتی بعد از خاموش شدن کامپیوتر نیز باید باقی بمانند.

به طور معمول، سرعت کار دستگاه‌های حافظه ثانویه نسبت به حافظه اولیه کندتر است. اما در مقابل هزینه پایین‌تر، فضای ذخیره‌سازی بسیار زیاد‌تری را در اختیار کاربران و کامپیوترها قرار می‌دهند. به عنوان مثال‌هایی از حافظه ثانویه می‌توان به هاردهای HDD، حافظه‌های SSD و حتی رسانه‌های نوری مانند DVD-ها و لوح‌های Blu-ray اشاره کرد.

مقایسه حافظه اولیه و ثانویه

قبل از اینکه بدانیم هارد کامپیوتر چیست باید با انواع فضاهای ذخیره‌سازی داده در کامپیوتر آشنا شویم. به همین دلیل در این بخش به بیان تفاوت‌ مهم و اصلی حافظه‌های اولیه و ثانویه پرداخته‌ایم.

تفاوت اصلی بین حافظه‌های اولیه و ثانویه در سرعت و پایداری داده‌های آن‌ها است. حافظه‌ اولیه ناپایدار بوده و به محض قطع برق، تمام داده‌های آن پاک می‌شوند، اما از آن طرف سرعت زیادی دارد. حافظه ثانویه پایدار است. همچنین داده‌ها با خاموشی سیستم از دست نمی‌روند. ولی عملکرد کندتری نسبت به حافظه اصلی دارد.

روش کار هارد کامپیوتر چیست؟

در این قسمت از مطلب، برای توضیح دادن اینکه روش کار هارد کامپیوتر چیست، ابتدا ساختار فیزیکی هارد را بیان کرده‌ایم. زیرا هارد قطعه‌ای مکانیکی است که روش کار آن بر این اساس طراحی می‌شود. سپس به بیان تکنیک‌های مختلف ذخیره اطلاعات در هارد پرداختیم. در فهرست پایین، مطالب مهم و مورد نیاز برای درک روش کار هارد را نام‌ برده‌ایم.

• آناتومی HDD
• ضبط طولی
• ضبط عمودی
• تقسیم‌بندی دیسک

در ادامه تمام موارد فهرست بالا را یک به یک توضیح داده‌ایم.

آناتومی HDD

هر هارد دیسک HDD، دارای شیئی دیسک‌مانندی است که به نام «Platter» شناخته می‌شود. Platter-ها جایی هستند که داده‌ها با استفاده از جریان الکتریکی در آن‌جا ذخیره می‌شوند. این جریان الکتریکی توسط بازوی محرک بر روی Platter اعمال می‌شود. به این بازوی محرک هد مخصوص خواندن و نوشتن داده‌ها نیز گفته می‌‌شود.

هدهای خواندن و نوشتن ساخته شده‌اند که توسط نرم‌افزار تعبیه شده در CPU و مادربرد بر روی Platter حرکت کنند. هر Platter دارای بازویی با سر مغناطیسی است. تمام Platter-ها به صورت مستقل از دیگران می‌چرخند و به بخش‌های جدا از هم تقسیم شده‌اند. به این بخش‌ها سکتور گفته می‌شود.

هر سکتور در هارد، خود به هزاران قطعه کوچک‌تر تقسیم شده است که به این قطعات بیت گفته می‌شود. هر کدام از این بیت‌ها به صورت مجزا از دیگران می‌توانند مقداری بار الکتریکی دریافت کنند. تمام بیت‌های قرار گرفته درون سکتورها و بار متناظر با هر کدام می‌توانند به صورت مستقل از دیگران توسط هد مخصوص خواندن و نوشتن، خوانده شده و به صفر و یک ترجمه شوند.

ضبط طولی

در طول سالیانی که هاردهای کامپیوتر توسعه پیدا کرده‌اند، تغییراتی هم در چیدمان سکتورها بر روی Platter روی داده‌ است. طراحی اصلی و اولیه هاردهای کامپیوتر شامل «ضبط طولی» (Longitudinal Recording) بود. در این روش ضبط داده، سکتورها به صورت افقی بر روی Platter-های چرخان هارد قرار می‌گرفتند.

این روش در اوایل به خوبی کار می‌کرد. اما همزمان با افزایش حجم هارد‌های HDD و فشرده‌سازی بیشتر سکتورها این روش به مشکل تبدیل شد. در چنان مقیاس‌های کوچکی بیت‌ها بار الکتریکی خود را به صورت تصادفی از دست می‌دادند. این مسئله بخاطر مسائل ساده‌ای مانند تغییر دما رخ می‌داد. از دست دادن بیت‌ها به معنی خرابی داده‌ها و از دست دادن اطلاعات است.

ضبط عمودی

«ضبط عمودی» (Perpendicular Recording) نام روشی است که برای مقابله با مشکلات ناشی از استفاده روش ضبط افقی، توسعه داده شد. این روش، سکتورها را به صورت عمودی روی هم دیگر قرار می‌داد. با استفاده از این روش، میزان حافظه قابل دسترسی در مقایسه با ضبط طولی بیش از سه برابر افزایش پیدا کرد.

اگرچه، نقطه ضعف اصلی این روش آنجا است که چیدمان ضبط عمودی سکتورها حساسیت بیشتری نسبت به میدان‌های مغناطیسی دارد. در نتیجه لازم بود بازوی‌های خواندن و نوشتن اطلاعات با میزان دقت بالاتری طراحی و ساخته شوند.

تقسیم بندی دیسک

وقتی که CPU مشغول نوشتن داده بر روی HDD می‌شود، بسته به اندازه فایل مورد نظر، بخشی از سکتور یا سکتورها را مورد استفاده قرار می‌دهد. بعد از انجام به‌روزرسانی بر روی هر داده‌، CPU به HDD می‌گوید که داده‌های جدید را در سکتور آزاد و در دسترس بعدی بنویسد. فاصله‌ای که بین سکتور اول و سکتور جدید وجود دارد، به زمان مورد نیاز برای خواندن اطلاعات اضافه می‌کند. در نتیجه سرعت خواندن اطلاعات از روی هارد کاهش پیدا می‌کند.

با اینکه زمان تاخیر ایجاد شده در حد هزارم ثانیه‌ است. اما وجود تعداد زیادی از قطعات جدا از هم داده‌ها در سکتورهای مختلف می‌تواند به صورت ناگهانی کاهش سرعت قابل‌توجهی در عملکرد سیستم ایجاد کند. به این تکه تکه شدن داده‌ها، «تقسیم‌بندی دیسک» (Disk Fragmentation) گفته می‌شود. بیشتر سیستم‌های عامل دارای برنامه درونی برای تقسیم‌بندی منظم دیسک‌ها هستند. بازچینی دوباره بیت‌های مربوط به داده‌های مختلف، باعث می‌شود که تمام اطلاعات مربوط به برنامه‌ها در یک مکان به صورت مرتب قرار بگیرد و سرعت کار کامپیوتر افزایش پیدا کند.

لازم به اشاره است که برای افزایش سرعت در زمان کار با هارد کامپیوتر، سیستم عامل هم از تکنیک‌های مخصوص به خود استفاده می‌کند. یکی از این متدها استفاده از روش صفحه‌ بندی یا Paging است. این روش دسترسی به اطلاعات با کمک حافظه RAM اجرا می‌شود. برای مطالعه در این‌باره می‌توانید از مطلب مربوط به آن در مجله فرادرس استفاده کنید.

فایده استفاده از هارد کامپیوتر چیست؟

هارد دیسک‌های سنتی یا همان HDD به عنوان فناوری قدیمی‌تری نسبت به نسخه‌های جدیدتر حافظه‌های SSD شناخته می‌‌شوند. اما تاریخچه طولانی این هاردها باعث شده که پیشرفت‌های زیادی در طراحی و عملکرد را به خود ببینند.

هاردهای HDD برای خواندن، نوشتن و ذخیره کردن داده‌ها به کار برده می‌شوند. این سخت‌افزارهای کامپیوتری در زمینه پشتیبان‌گیری از داده‌ها و انجام وظایف عادی کامپیوتر، بسیار قابل اتکا هستند. تکنولوژی هاردهای HDD به میزان زیادی رشد کرده است. این رشد تکنولوژی با اینکه میزان توان و ظرفیت هاردها را برای نگهداری داده‌ها ارتقا داده، از طرف دیگر باعث ارزان‌تر شدن یا حداقل ثابت ماندن قیمت آن‌ها نیز شده است.

مهمترین مزایای استفاده از هاردهای کامپیوتر را در فهرست زیر بیان کرده‌ایم.

• ظرفیت
• کارآیی
• طول عمر و دوام بالا
• قابل حمل بودن
• قیمت

در ادامه این بخش از مطلب تمام مزایای استفاده از هارد کامپیوتر را به صورت مجزا و یک به یک توضیح دادیم.

ظرفیت

هارد‌های HDD در طول سالیان درازی که از تولید و استفاده آن‌ها می‌گذر، از لحاظ ظرفیت، رشد بسیار زیادی کرده‌اند. در حال حاضر بعضی از هاردهای HDD توان نگهداری بیش از ۳۰ ترابایت داده را در خود دارند. با‌این‌حال، بیشتر لپتاپ‌ها و کامپیوترهای استاندارد دسکتاپ از هاردهایی با ظرفیت متوسط استفاده می‌کنند.

کارآیی

به طور کلی، کارایی هاردها را با در نظر گرفتن سرعت و میزان استحکام و پایداری داده‌های ذخیره شده، اندازه‌گیری می‌کنند. در طول سال‌‌ها طراحی و تجربه و ارتقای HDD، سرعت این دستگاه‌ها دائما افزایش پیدا کرده و به خوبی از پس وظایف خود بر آمده‌اند.

ولی لازم به اشاره است که قطعات فیزیکی موجود در هاردهای HDD در مقایسه با سایر وسایل ذخیره‌سازی داده، محدودیت‌های بیشتری برای این دستگاه‌ها به وجود آورده‌اند. برای نمونه، اگر دیسک چرخان با سرعت زیادی حرکت کند، قطعه بازو شاید دقت خود را از دست بدهد. از طرف دیگر دیسک‌ها فقط زمانی با سرعت بسیار زیاد می‌چرخند که خم نشده یا حتی نشکسته باشند. افزایش سرعت Platter برای رسیدن به نرخ‌های بهینه، نیازمند گذر زمان است. در نتیجه باعث کاهش سرعت بوت شدن سیستم می‌شود.

 طول عمر و دوام بالا

هارددیسک‌ها این اطمینان را می‌دهند که می‌توان از آن‌ها برای ذخیره‌سازی طولانی‌مدت داده‌ها استفاده کرد. در تمام این مدت نیازی به برق‌رسانی ندارند. به همین دلیل استفاده از این قطعات سخت‌افزاری، یکی از رایج‌ترین روش‌ها برای نگهداری فایل‌های پشتیبان و بکاپ برای زمان طولانی است. طول عمر هارد دیسک داخلی با استفاده مداوم، چیزی بین سه تا پنج سال است. اگر از قطعه هارد دیسک خارجی استفاده کنیم، چرخه عمر دستگاه حتی می‌تواند طولانی‌تر هم بشود. البته فضای نگهداری و کار دستگاه هم باید امن باشد.

وجود سایش و پارگی در Platter‌-های دستگاه با توجه به انجام عملیات مداوم خواندن و نوشتن بر روی سکتور‌های ثابتی از Platter-ها، عادی و رایج است. با استفاده از هارد دیسک‌های خارجی، به سادگی می‌توان بر روی چندین درایو مختلف از دستگاه و به صورت طولانی مدت داده‌ها را ذخیره‌سازی کرد. شاید بخواهیم از مکان‌های فیزیکی مختلفی به فایل‌های بکاپ گرفته شده دسترسی داشته باشیم. روش منسب برای این‌کار استفاده از سیستم «فضای ذخیره‌سازی متصل به شبکه» (Network Attached Storage | NAS) است. سیستم ذخیره‌سازی متصل به شبکه، مکان ذخیره‌سازی داده‌ها به شکل متمرکز است. این سیستم به کاربران تایید هویت شده اجازه ذخیره‌سازی یا فراخوانی داده‌ها را می‌دهد.

قابل حمل بودن

هارد دیسک‌های خارجی و قابل حمل همانند هارد دیسک‌های داخلی کار می‌کنند. این هارد دیسک‌ها را می‌توان توسط لپ‌تاپ‌ها و کامپیوترهای معمولی استفاده کرد. هاردهای خارجی همراه با منبع تغذیه اختصاصی خودشان به فروش می‌رسند. البته هارد دیسک‌های داخلی کامپیوتر هم قابل حمل و جابه‌جایی هستند. به این معنا که می‌توانیم به سادگی این دستگاه‌ها را از یک کامپیوتر جدا کرده و به کامپیوتر دیگری متصل کنیم. اما این نوع از هارد دیسک‌ها در رابطه با انواع مختلف کامپیوتر سازگاری کمتری دارند. در ضمن برای جابه‌جایی آن‌ها بین کامپیوترهای مختلف به زحمت و تلاش بیشتری نیاز است.

قیمت

هاردهای HDD، مقرون‌به‌صرفه‌ترین نوع در بین تمام دستگاه‌های ذخیره‌سازی هستند. زیرا این سخت‌افزارها متناسب‌ترین قیمت را به ازای هر گیگابایت فضای ذخیره‌سازی دارند. هرچقدر که ظرفیت ذخیره‌سازی افزایش پیدا کند،‌ قیمت هاردهای HDD کوچکتر کمتر می‌شود. برای مثال، هاردهای با ظرفیت ۵۰۰ گیگابایت، با قیمتی کمتر از ۴۰ دلار آمریکا فروخته می‌شوند.

حافظه SSD چیست؟

حافظه‌های «درایو حالت جامد» (Solid-State Drives | SSD) یکی از مولفه‌های اساسی کامپیوتر هستند. این نوع از حافظه‌ها عملیات خواندن، نوشتن و زمان مورد نیاز برای بوت کردن دستگاه‌های مدرن را با سرعت بیشتری اجرا می‌کنند. که نسبت به هاردهای سنتی HDD بسیار سریع‌تر است.

یکی از نکات مشترک هر دو دستگاه‌ مخصوص ذخیره‌ اطلاعات – هم هاردهای HDD و هم حافظه‌‌های SSD – این است که برای استفاده از آن‌ها باید پارتیشن‌بندی ‌شوند. هم چنین برای بدست آوردن بیشترین کارایی حافظه، لازم است که این پارتیشن‌بندی به شکل صحیحی انجام شود. در صورت تمایل به آموزش پارتیشن‌بندی با کمک یکی از بهترین ابزارهای این کار، می‌توانید فیلم آموزش پارتیشن بندی و مدیریت هارد با Paragon Hard Disk Manager را از فرادرس مشاهده کنید. به منظور کمک به مخاطبان مجله لینک این فیلم را در پایین نیز قرار داده‌ایم.

حافظه‌های SSD از نوع دستگاه‌های ذخیره‌سازی دائمی با نام تخصصی «حافظه غیرفعال» (Non-Volatile Memory | NVM) هستند. این سخت‌افزارهای کامپیوتری داده‌ها را بدون داشتن قطعات متحرک، ذخیره می‌کنند. در حالی که هاردهای HDD دیسک‌های چرخان مغناطیسی را به کار می‌گیرند. هاردهای HDD دارای هد مکانیکی برای نوشتن و خواندن داده‌ها بر روی صفحات چرخان خود هستند. اما حافظه‌های SSD از بار الکتریکی اعمال شده بر روی نیمه‌رساناها برای نگهداری و خواندن اطلاعات استفاده می‌کنند.

حافظه‌های SSD داخلی، درون کامپیوتر نصب می‌شوند. اما SSD‌-های خارجی همانند هاردهای HDD خارجی به کامپیوتر متصل می‌شوند. برای اتصال این دستگاه‌ها به کامپیوتر معمولا از پورت USB 3.0 استفاده می‌شود. در نهایت همه این هاردها به منظور یکسانی به کار برده می‌شوند. حافظه SSD قطعه مخصوصی برای ذخیره‌سازی اطلاعاتی است که از تکنولوژی «مدارهای مجتمع» (Integrated Circuits) یا همان IC-ها به‌جای قطعات مکانیکی استفاده می‌کند.

استفاده از مدارهای مجتمع باعث شده که اندازه کلی این هارد‌ها کاهش پیدا کند. علاوه بر این، حافظه‌های SSD در زمان کار کردن بی‌صدا هستند. برای نمونه، دستگاه MacBook اپل از حافظه SSD استفاده می‌کند. این مسئله به نازک بودن MacBook کمک کرده است.

در بین سخت‌افزارهای ذخیره اطلاعات، پروتکلی به نام «حافظه غیرفرار سریع» (Non-Volatile Memory express | NVMe) وجود دارد. پروتکل NVMe برای دسترسی به حافظه‌های غیرفعالی مانند SSD-ها به کار برده می‌شود. این پروتکل، مشخصات استانداردی است که باعث می‌شود همه کارخانجات تولید کننده حافظه SSD از درایورهای یکسانی برای این قطعه استفاده کنند. حافظه‌های SSD که از پروتکل NVMe استفاده می‌کنند با کمک پورت ورودی PCIe به کامپیوتر متصل می‌شوند. این پورت، رابط پرسرعتی است که به طور معمول بر روی بیشتر مادربرد‌ها قرار گرفته. پورت PCIe می‌تواند چندین درخواست رفت‌وبرگشتی از سیستم عامل به حافظه SSD را مدیریت کند.

آیا حافظه SSD هم هارد درایو است؟

به بیان ساده چنین باید گفت که SSD، هارد درایو نیست. به این دلیل که هارد درایو‌ها از Platter-های حساس مغناطیسی استفاده می‌کنند که توسط موتور الکتریکی کوچکی حرکت داده می‌شوند. در حالی که حافظه SSD از حافظه فلش استفاده می‌کند. بدون اینکه هیچ قطعه متحرکی در SSD به کار برده شود. در نتیجه سرعت بالاتری هم دارد.

حافظه SSD چگونه کار می‌کند؟

حافظه SSD برای ذخیره‌سازی و فراخوانی اطلاعات از مدارهای مجتمع استفاده می‌کند. داده‌ها در بلوک‌های مشخصی ذخیره می‌شوند و این بلوک‌ها فقط یکبار به صورت کامل قابل نوشته شدن هستند. برای نگهداشتن داده‌های متوالی به صورت منظم در کنار هم و کاهش دادن زمان پاسخ، بلوک‌ مورد نظر باید به طور کامل پاک شده و از اول بر روی بلوک دیگری بازنویسی شود. اما متاسفانه، این بلوک‌ها با دوام نیستند. بلکه با هربار اجرای عملیات پاک کردن کمی آسیب می‌بینند.

نوشتن و پاک کردن‌های مداوم باعث سایش در بخش‌های مختلف حافظه SSD می‌شود. به همین دلیل است که بیشتر حافظه‌های SSD اغلب اوقات به صورت درونی دارای تکنولوژی «تسطیح فرسودگی» (Wear-Leveling) هستند. تکنولوژی Wear-Leveling، سایش را به طور یکنواخت در بین بلوک‌های مختلف پخش می‌کند. این کار به افزایش طول عمر حافظه SSD کمک می‌کند.

بعضی از IC-های موجود در حافظه SSD از نوع حافظه فلش NAND هستند. NAND همان گیت منطقی «Not AND» است. این نوع از حافظه به صورت غیرفعال بوده و شامل ترانزیستورهای NAND است. ترانزیستورهای NAND داده‌ها را به عنوان بار الکتریکی بر روی مواد نیمه رسانایی مانند چیپ‌های حافظه سیلیکونی نگهداری می‌کنند. به این معنا که حتی در زمان قطع برق هم داده‌ها از بین نمی‌روند.

این چیپ‌های الکترونیکی به صورت مرتب یا گاهی به شکل پشته بر روی مدارهای الکترونیکی قرارداده می‌شوند. اگر از طراحی پشته برای نگهداری این چیپ‌ها استفاده کنیم اصطلاحا به این چیپ‌ها 3D NAND گفته می‌شود. این کار از طریق روی‌ هم انباشتن سلول‌های حافظه به صورت عمودی انجام شده و در نهایت باعث افزایش ظرفیت ذخیره‌سازی می‌شود.

بر اساس میزان داده‌ای که هر سلول می‌تواند ذخیره کند، انواع مختلفی از سلول‌های حافظه SSD بوجود آمده‌اند. «سلول‌‌های تک‌سطحی» (Single-Level Cells |‌ SLC) به ازای هر سلول، فقط یک بیت داده را نگهداری می‌کنند. این مسئله باعث شده که بادوام‌ترین و در عین حال گران‌ترین سلول‌ها باشند. اضافه کردن بیت‌های بیشتر به هر سلول، باعث کاهش قیمت و البته کاهش دوام هارد نیز می‌شود. انواع مختلف معماری SSD شامل «سلول‌های چندسطحی» (Multi-Level Cells | MLC)، «سلول‌های سه‌سطحی» (Triple-Level Cells | TLC) و «سلول‌های چهارسطحی» (Quad-Level Cells | QLC) است.

واحد‌ کنترل‌کننده، تمام سلول‌های حافظه فلش‌‌ را مدیریت می‌کند. این کنترل کننده‌ به سلول‌ها می‌گوید که چه حافظه‌ای باید مورد دسترسی قرار گرفته و داده‌های آن تغییر کنند. همچنین این واحد‌ مسئول نظارت بر توزیع داده‌ها و توجه به Garbage Collection نیز است.

روش کار حافظه SSD، معمولا به این صورت است که داده‌هایی را که به صورت تکراری مورد استفاده قرار می‌گیرند را به شکل موقت در خود ذخیره کند. شبیه به کاری که در حافظه RAM انجام می‌شود. با این کار پاسخ‌ها با سرعت بیشتری به کامپیوتر ارسال می‌‌شوند. این زمان پاسخ، نسبت به هارد HDD سریع‌تر است. هارد‌های HDD در کار با داده‌های پر استفاده سرعت عمل پایین‌تری دارند.

نکته دیگر اینجاست که حافظه‌های SSD مصرف برق کمتری نسبت به هارد HDD دارند. زیرا این قطعات سخت‌افزاری، عناصر متحرک ندارند. حافظه‌های SSD برای انجام کار، متکی بر مقدار برق ثابتی هستند که توسط دستگاه متصل به آن‌ها تامین می‌شود. اگر دستگاه SSD در زمان کار با قطعی برق مواجه شود، ممکن است داده‌های خود را از دست بدهد. به همین دلیل بیشتر SSD-ها دارای باتری کوچکی هستند که به آن‌ها برای محافظت از داده‌ها حتی در زمان بیکار بودن، کمک می‌کند.

آموزش مبانی کامپیوتر توسط فرادرس

در دنیای رو به پیشرفت آینده، کامپیوتر یکی از لوازم منزل در بیشتر خانه‌ها تبدیل شده‌ و هر کسی باید حداقل سواد را درباره کار با کامپیوتر داشته باشد. کاربرد کامپیوتر چنان گسترده خواهد شد که تمام افراد جامعه برای برطرف کردن نیاز‌های خود مجبور به داشتن مهارت کار با کامپیوتر می‌شوند. حتی در حال حاضر به غیر از فضای اینترنت که مرجع اطلاعات مختلف شده است و جوانان به وفور از آن استفاده می‌کنند، استفاده‌های خانگی کامپیوترها هم از بازی‌ها گرفته تا مدیریت سلامت خانواده در زندگی جوامع توسعه یافته، نقش دارند. فرادرس با هدف کمک به افراد علاقه‌مند به این حوزه به ایجاد مجموعه آموزشی درباره مبانی کامپیوتر پرداخته است. در پایین چند مورد از این آموزش‌ها را معرفی کرده‌ایم.

برای دیدن فیلم‌های آموزشی بیشتر و متنوع‌تر بر روی تصویر زیر کلیک کنید.

در ادامه مطلب به مقایسه هاردهای HDD با حافظه‌ های SSD پرداخته‌ایم و بعد از آن می‌بینیم که رایج ترین خطاها و مشکلات هارد کامپیوتر چیست.

مقایسه هاردهای HDD با حافظه‌ های SSD

هر نوع حافظه‌ای برای خود مزایا و معایبی دارد که در این بخش به صورت خلاصه بررسی کرده‌ایم. برای انتخاب بهترین گزینه با توجه به کاربرد مورد نظرمان باید مقایسه کاملی بین درایو‌های هارد دیسک‌ HDD و درایوهای حالت جامد SSD داشته باشیم.

در این بخش از مطلب به بیان مقایسه بین این دو پرداخته‌ایم و نشان داده‌ایم که تفاوت SSD با هارد کامپیوتر چیست.

ظرفیت

تفاوت کلیدی در اندازه ظرفیت ذخیره‌سازی SSD و HDD به این خاطر است که در SSD به‌جای Platter-های مغناطیسی از حافظه فلش استفاده می‌کنیم. SSD-های جدیدتر به طور معمول از ظرفیت‌هایی مانند ۱۲۸ گیگ، ۲۵۶ گیگ، ۵۱۲ گیگ، ۱ ترابایت و ۲ ترابایت استفاده می‌کنند. استفاده از مدارهای مجتمع در ساختار این قطعه، علاوه بر کاهش اندازه آن، ظرفیت حافظه آن را نیز افزایش داده است.

برای کاربران خانگی، بزرگترین SSD در دسترس، حدود ۸ ترابایت ظرفیت دارد. شرکت‌های سامسونگ و توشیبا SSD با ظرفیت ۳۰٫۷۲ ترابایت و با مشخصات ظاهری ۲٫۵ اینچ و کمی زخیم‌تر را معرفی کردند. این حافظه SSD از رابط SAS استفاده می‌کند. برای نمایش ظرفیت‌های SSD، شرکت Nimbus Data از حافظه‌های SSD با ظرفیت‌ ۱۰۰ ترابایت و با رابط SATA رونمایی کرده است. تکنولوژی SSD دائما در حال توسعه‌ است و به نظر می‌رسد که امکان رشد بسیار زیادی داشته باشد.

هارد‌های HDD سابقه حضور زیادی در دنیای کامپیوتر دارند. این مسئله به آن‌ها کمک کرده در طول سال‌ها توسعه مداوم، ظرفیت خود را به میزان چشم‌گیری افزایش دهند.

کارآیی

سرعتی که SSD برای دسترسی به داده‌ها دارد از سرعت هارد HDD بالاتر است. درحالی که هاردهای HDD می‌توانند ۵۰۰ مگابایت در ثانیه داده پردازش کنند، بیشتر حافظه‌های SSD سرعت ۷۰۰۰ مگابایت در ثانیه را ارائه می‌دهند. این سرعت بالاتر به SSD برای آماده به کار شدن به صورت آنی و تاخیر بسیار کمتر در زمان اتصال آن به دستگاه‌های مختلف برای بارگذاری اطلاعات و زمان اجرای کوتاه اپلیکیشن‌ها کمک می‌کند. همچنین تبادل فایل‌ها و کپی اطلاعات بر روی حافظه SSD با سرعت بیشتری انجام می‌شود. علاوه بر موارد گفته شده، SSD به میزان حدود ۲۵٪ تا ۳۳٪ نسبت به HDD برق کمتری مصرف می‌کند. این مسئله به افزایش طول عمر باتری این دستگاه هم کمک کرده است.

طول عمر و دوام اطلاعات

هاردهای HDD برای نگهداری داده‌های به مدت طولانی، گزینه بسیار بهتری هستند. حافظه‌های SSD در این زمینه، قابلیت اتکاپذیری کمتری دارند. یعنی نمی‌توان برای نگهداری طولانی مدت اطلاعات به آن‌ها اعتماد کرد. زیرا بعد از اینکه یک‌سال تمام به برق متصل نشوند، کم کم شروع به از دست دادن اطلاعات می‌کنند. علاوه بر این، هرچقدر که هاردهای SSD به بیشینه ظرفیت خود نزدیک‌تر شوند و حجم بیشتری از اطلاعات درون آن‌ها نوشته شود، کارآیی آن‌ها به طور پیوسته کاهش پیدا می‌کند. این روال تا جایی ادامه دارد که حافظه به طور کامل غیرقابل استفاده شود.

قابلیت جابه جایی

وقتی که صحبت به قابلیت جابه‌جایی برسد، هارد HDD و حافظه SSD مشابه هم رفتار می‌کنند. نسخه‌های خارجی SSD-ها نسبت به نسخه‌های داخلی این نوع از حافظه، قابلیت جابه‌جایی بیشتری دارند. استفاده از SSD به طور خاص در دیتاسنترها کاربری بسیار گسترده‌ای دارد. زیرا در دیتاسنترها، حجم انبوهی از داده‌ها باید به سرعت از سیستمی به سیستم دیگر انتقال داده شوند. درباره هاردهای HDD هم نسخه خارجی این دستگاه نسبت به نسخه داخلی آن از قابلیت جابه‌جایی بیشتر و ساده‌تری برخوردار است. اما از این حافظه به‌جای استفاده برای انتقال سریع داده‌ها بیشتر برای نگهداری طولانی‌مدت داده‌ها استفاده می‌شود.

قیمت

به ازای درایو‌های کوچکتر و داده‌هایی که به صورت مکرر استفاده می‌شوند، حافظه‌های SSD نسبت به قیمتشان، کیفیت بیشتری ارائه می‌دهند. اما هر چه اندازه حافظه بزرگتر شود، استفاده از هارد‌های HDD به‌صرفه‌تر است. قیمت هاردهای SSD به تدریج در حال کاهش است و ممکن است که سرانجام با قیمت هاردهای HDD به ازای هر گیگابایت اطلاعات برابر شوند.

کاربرد

حافظه‌های SSD را در درجه اول با هدف واکشی سریع داده‌ها و استفاده دائمی بر روی لپ‌تاپ‌ها و کامپیوترهای دسکتاپ به کار می‌برند. زیرا مصرف برق کمتر و اندازه کوچک‌تری دارند. از این حافظه‌ها برای انجام کارهای روزانه استفاده می‌شود. نباید از حافظه‌های SSD با هدف نگهداری داده در مدت زمان طولانی – مانند کاری که با هارد HDD انجام می‌دهیم – استفاده کرد. وقتی که بخواهیم فایل‌های بزرگ و زیادی را به سرعت و سادگی جابه‌جا کنیم، بهترین گزینه استفاده از حافظه‌های SSD است.

رایج ترین خطاهای هارد کامپیوتر چیست؟

هارد دیسک‌ها به دلایل مختلفی می‌توانند خراب شده و کارای خود را از دست بدهند. در این بخش از مطلب، توضیح داده‌ایم که مهم‌ترین و پرتکرارترین خطاها در هارد کامپیوتر چیست.

به طور کل، خطاهای احتمالی هارد را در شش دسته مختلف می‌توان جای داد. در فهرست زیر، همه این دسته‌ها را معرفی کرده‌ایم.

• مشکلات الکتریکی: برای مثال، مشکلات الکتریکی زمانی روی‌ می‌دهند که چیزی مانند نوسانات برق به مدارهای الکترونیکی هارد آسیب بزند. این مسئله می‌تواند منجر به خرابی هد خواندن و نوشتن اطلاعات یا خود مدار الکتریکی هارد شود. اگر دستگاه هارد کامپیوتر روشن شد، اما نتوانست اطلاعات را بخواند یا بنویسد، یا حتی قادر به بوت کردن سیستم هم نبود، به معنی این است که یک یا چند مورد از قطعات درونی آن توسط مشکلات مربوط به نوسانات برق آسیب دیده‌اند.
• مشکلات فیزیکی: این مشکلات بخاطر فرسودگی و سایشی رخ می‌دهند که از ضربات فیزیکی محکمی مانند افتادن هارد بروی زمین به وجود آمده باشند. این مسئله می‌تواند منجر به مشکلات مختلفی شود. برای مثال شاید هد مخصوص خواندن و نوشتن با صفحه Platter برخورد کرده و آن را خراب کند. در نتیجه با خرابی‌های فیزیکی دائمی روبه‌رو می‌شویم.
• مشکلات منطقی: این نوع از خطاها زمانی رخ می‌دهند که نرم‌افزار نصب شده و درونی خود هارد دیسک به خوبی کار نکند. همه انواع خرابی داده‌ها می‌توانند منجر به بروز خطاهای منطقی شوند. انواع خرابی داده‌ها ممکن است به دلیل وجود فایل‌های خراب، انواع بدافزارها و ویروس‌ها، بستن نامناسب اپلکیشن‌ها یا خاموش‌ کردن کامپیوتر به شکل غلط و خطاهای انسانی مانند پاک کردن تصادفی فایل‌های حیاتی برای استفاده توسط هارد دیسک به ایجاد شوند.

• مشکلات مشهور به Bad Sector: خطاهای Bad Sector، زمانی رخ می‌دهند که پوشش مغناطیسی موجود بر روی Platter-های چرخان هارد دیسک، تراز خود را از دست بدهد. این مسئله موجب می‌شود که ناحیه خاصی بر روی Platter از دسترس خارج شود. این بخش از دیسک دیگر قابل استفاده نیست. وجود مشکل Bad Sector تقریبا عادی است. البته در زمان روی دادن، این مشکلات معمولا اندازه محدود و کوچکی دارند. هرچند در طول زمان، ممکن است که تعداد Bad Sector-های هارد دیسک افزایش یافته و در نهایت منجر به توقف ناگهانی عملکرد کلی سیستم شود. همچنین وجود Bad Sector-ها می‌تواند بعضی از فایل‌ها را از دسترس خارج کند. این خطاها می‌توانند عملکرد کلی هارد دیسک‌ را کاهش داده و بر روی سرعت کار سیستم اثر بگذارند.
• مشکلات مربوط به فریم‌ویر: عبارت فریم‌ویر در اینجا به نرم‌افزار اصلی اشاره دارد که مسئول مراقبت از وظایف قابل اجرا بر روی درایو است. این نرم‌افزار به هارد دیسک برای اتصال به کامپیوتر کمک می‌کند. «مشکلات مربوط به فریم‌ویر» (Firmware Failure) زمانی روی می‌دهند این نرم‌افزار خراب شده باشد. حتی ممکن است که فریم‌ویر متوقف شود یا نتواند وظایف خود را به شکل صحیح انجام دهد. وجود این مشکل شاید منجر به متوقف شدن دیسک در طول زمان روشن شدن کامپیوتر شود. همچنین ممکن است که کامپیوتر هارد دیسک را نشناخته یا به اشتباه شناسایی کند.
• چندین مشکل ناشناخته: در طول زمان استفاده از هارد دیسک ممکن است چندین مشکل ناشناخته مختلف دیگر نیز روی دهند. به عنوان نمونه، وجود مشکل برقی ناگهانی می‌تواند منجر به آسیب فیزیکی هارد شود. برای مثال، هد مخصوص خواندن و نوشتن توانایی حرکت خود را از دست بدهد. همچنین وجود مشکلات برقی می‌تواند باعث بروز مشکلات منطقی هم بشود. یعنی اینکه مشکل نوسان برق ممکن است که باعث بروز چند Bad Sector مختلف بر روی Platter‌-های هارد دیسک شود.

جمع‌بندی

برای اینکه به طور کامل متوجه شویم هارد کامپیوتر چیست لازم بود درباره حافظه SSD و تفاوت این دو با هم نیز صحبت کنیم. هارد کامپیوتر تشکیل شده از صفحات مغناطیسی چرخانی که با استفاده از هد بسیار حساسی عملیات خواندن و نوشتن بر روی آن انجام می‌شود. اما SSD از تکنولوژی حافظه فلش استفاده می‌کند. این مسئله باعث شده که سرعت و طول عمر بیشتری نسبت به هارد داشته باشد. از طرف دیگر، برای تهیه SSD باید قیمت بالاتری هم پرداخت.

در این مطلب از مجله فرادرس با حافظه ثانویه و انواع آن آشنا شدیم. فهمیدیم که هارد کامپیوتر چیست و در چند دسته مختلف در بازار حضور دارد. با رقیب آن یعنی SSD هم آشنا شدیم و مزایا و معایب این دو دستگاه مختلف را در مقایسه با هم بررسی کردیم. در نهایت هم به انواع مشکلات رایجی اشاره کردیم که هاردها معمولا با آن‌ها روبه‌رو می‌شوند. شناخت انواع مختلف سخت‌افزارهای مخصوص ذخیره‌سازی اطلاعات در کامپیوتر برای کاربران به عنوان امتیاز در نظر گرفته می‌شود.