ระบบคอมพิวเตอร์

ฮาร์ดดิสก์ (hard disk drive: hdd)

ฮาร์ดดิสก์ ก็คือคลังข้อมูล ของคอมพิวเตอร์ เป็นอุปกรณ์ จัดเก็บข้อมูล ชนิดแม่เหล็ก หรือ Magnetic Drive การเก็บข้อมูล ของฮาร์ดดิสก์ จะเก็บอยู่บน แผ่นจานแม่เหล็ก หรือ Platter ที่จะแปลงค่า ของสนามแม่เหล็ก ให้เปลี่ยนแปลงไป ตามค่าของข้อมูลที่ถูกบันทึก ความสามารถ ในการ เก็บข้อมูล ของฮาร์ดไดรฟ์ เพิ่มสูงขึ้น ทุกปี (ล่าสุด เพิ่มสูงสุด ถึง 80GB แล้ว) แม้ว่า รูปลักษณ์ ภายนอก จะยังคง มีขนาด ใกล้เคียง กับรุ่นเดิม ก็ตาม โครงสร้างของพื้นผิวของมันถูกเคลือบ ด้วยสารแม่เหล็ก หลักการทำงานที่สำคัญของ hard drives คือ การใช้แม่เหล็กบันทึกข้อมูลนั้นจริง ๆ แล้ว ก็เป็น หลักการ เดียวกับ การบันทึก ข้อมูลของแถบเสียงหรือ วิดีโอต่าง ๆ hard drive เก็บข้อมูลในระบบดิจิทัลในรูปแบบของจุดแม่เหล็ก บนผิวหน้า ของดิสก์ โดยแต่ละ bit (หน่วยวัดข้อมูล) จะถูกแทนค่า ด้วย 0 หรือ 1 ซึ่งเป็นตัวเลข ที่แสดง ความผกผัน ของการทำงาน ของสนามแม่เหล็ก ต่อฮาร์ดไดรฟ์ นั้น ว่าเป็นไป ในทางใด
ส่วนประกอบ
ภายใน ฮาร์ดไดรฟ์ นั้น จะประกอบไปด้วย platter หรือ จานแม่เหล็ก บันทึกข้อมูล โดย ฮาร์ดไดรฟ์ ที่มี ความสามารถ สูงมาก ๆ ในการเก็บข้อมูล จะบรรจุ platter ซึ่งมีขนาด 3.5 นิ้ว ไว้ข้างใน หลายแผ่น เพื่อใช้ในการ เก็บข้อมูล โดยตัว Platter จะต้องอาศัย มอเตอร์ เพื่อหมุนให้จานแม่เหล็กนี้ ผ่านหัวอ่าน หรือหัวบันทึกข้อมูล อีกต่อหนึ่ง โดยมอเตอร์ ที่หมุนจานแม่เหล็กนี้ จะมีความสามารถ แตกต่างกันไป ตั้งแต่ 4,500 รอบ ต่อวินาที ไปจนถึง 15,000 รอบ ต่อวินาที
ฮาร์ดไดรฟ์ ยังใช้ เทคโนโลยี ในการ บันทึกข้อมูล ที่เรียกว่า "หัวอัด (Head)" เพื่อใช้อัด หรือ บันทึกรวมทั้ง อ่านข้อมูล จากผิวหน้า ของ platter เหล่านั้น ( ให้คุณ ลองนึกภาพถึง หัวอ่าน ของแผ่นเสียง ที่เราคุ้นเคย กันมา แต่เดิม ซึ่งมีหลักการ ทำงาน ที่คล้ายคลึงกัน ) และ Head นี้ จะต่ออยู่กับ แขน หรือ arm เพื่อยื่น Head ไปยังพื้นผิว ของ Platter โดย แต่ละ Platter จะประกบด้วย Head และ Arm นี้ทั้งบนและล่าง ดังนั้น หากฮาร์ดดิสก์หนึ่งๆ ประกอบไปด้วย 5 Platter จึงประกอบไปด้วย Head และ Arm อย่างละ 10 ตัว โดยหัวอัดนั้น จะอ่านข้อมูล โดยอาศัย การสัมผัส กับสนาม แม่เหล็ก ซึ่งจะมี คลื่นแม่เหล็ก ส่งข้อมูล ออกมา บริเวณ ใต้หัวอัด นั้น และเมื่อ ต้องการบันทึก หัวอัดนี้ จะใช้สนามแม่เหล็ก ไปเปลี่ยน ค่าแม่เหล็กไฟฟ้า บริเวณ Platter ให้เปลี่ยนแปลง ตาม ซึ่งจะมี การบันทึก ข้อมูล เก็บไว้ เป็นรอบวง ที่เรียกว่า track โดยจะมี การแบ่ง แต่ละ track ออกเป็นช่วง ๆ ซึ่งเรียกว่า "sector"

ฮาร์ดดิสก์ ทุกตัว จะมีโครงสร้าง ที่เหมือนกัน นั่นคือ จะประกอบ ไปด้วย จานบันทึกข้อมูล หรือ Platter ( แล้วแต่ว่า จะประกอบไปด้วย จำนวนกี่แผ่น ตามขนาด ความจุ ของฮาร์ดดิสก์ นั้นๆ ) แต่ละ Platter จะเชื่อมต่อกับ หัวหมุน ที่อาศัยมอเตอร์ เป็นตัวหมุน Platter เพื่อบันทึก หรืออ่าน ข้อมูล ผ่าน หัวอัด ( ซึ่งทำหน้าที่ทั้งอ่าน และบันทึก ข้อมูล ) เมื่อระบบ ปฏิบัติการ ต้องการ ข้อมูล ไม่ว่าจะอ่าน หรือเขียน จะส่งคำสั่งนั้น ผ่านมาทาง ช่องเชื่อมต่อที่ IDE Interface ไปยังตัวควบคุม การทำงานของ ฮาร์ดดิสก์ ( หรือ Firmware ) จากนั้น Firmware จะส่งคำสั่งนั้น ไปยัง Drive เพื่อคำนวณหา ตำแหน่ง ของข้อมูล ว่าอยู่ที่ Sector ใด ของ Track ไหน และบน Platter ใด เมื่อพบตำแหน่ง ก็จะหมุน Platter ให้ Sector ที่มีข้อมูลที่ต้องการอยู่ ผ่านหัวอ่าน เพื่อถ่ายทอดข้อมูล บนฮาร์ดดิสก์ ผ่านไปยัง IDE Interface เข้าสู่ระบบต่อไป

การทำงาน

1 วงจรควบคุมของฮาร์ดดิสก์จะสั่งให้หัวอ่านเคลื่อนตัวโดยควบคุม มอเตอร์ของหัวอ่าน

2 มอเตอร์หมุนแผ่นในขณะที่คอมพิวเตอร์ทำงาน

3 เมื่อมีโปรแกรมร้องขอข้อมูลบนฮาร์ดดิสก์ หัวอ่านจะไปยังตำแหน่งที่ได้รับจากหน่วยควบคุมของฮาร์ดดิสก์

4 เมื่อหัวอ่านไปยังตำแหน่งที่ถูกต้องแล้ว ก็เริ่มทำการ อ่าน เขียนข้อมูลได้

เมื่อระบบ มีการส่งข้อมูล ไปให้ hard drive ทำการ บันทึกเก็บไว้ มันก็จะใช้ สูตรทาง พีชคณิต ที่ซับซ้อน ทำการ ประมวล ข้อมูลนั้น ออกมาเป็นบิต ( bit ) ซึ่งการใช้ สูตรดังกล่าว ต้องใช้พื้นที่ บางส่วน ของฮาร์ดิสก์ เพิ่มเติมเข้าไป เพื่อเก็บข้อมูล เกี่ยวกับ ที่อยู่ ของข้อมูล ด้วย (hard drive จะใช้สูตร พีชคณิตนั้น คำนวณที่อยู่ ขึ้นมา) เพื่อประโยชน์ ในการ ดึงข้อมูล นั้นกลับมา แก้ไขได้ ในภายหลัง หากมี ความผิดพลาดใด ๆขึ้น

การบันทึกข้อมูล ฮาร์ดดิสก์ จะทำการ คำนวณว่า จะเก็บเอาไว้ ที่ Sector ใดจึงจะเหมาะสม ที่สุด จากนั้น มันก็จะคำนวณว่า Sector นั้นอยู่บน Platter ใด เพื่อให้หัวอ่าน ที่ Platter นั้น ทำการบันทึก ข้อมูล โดย หัวอ่าน ก็จะเคลื่อนที่ไปมา บนแผ่น Platter ที่มีข้อมูล ที่ต้องการ บันทึกอยู่ ซึ่งเวลา ในช่วงนั้น เรียกกันว่า เวลาในการค้นหา และยิ่งเวลา ในการค้นหา สั้นเท่าไหร่ ก็ยิ่งแสดง ให้เห็นถึง ประสิทธิภาพ ที่สูงกว่า ของไดรฟ์นั้น เมื่อไดรฟ์ ได้พบกับ ข้อมูล ที่ต้องการแล้ว มันก็จะ ส่งคลื่นไฟฟ้า ไปที่หัวอ่าน ส่งผลให้ เกิดสนามแม่เหล็ก ขึ้นมา ทำให้โครงสร้าง ของสนามแม่เหล็ก บนพื้นผิวของ platter เปลี่ยนไป และก็จะ สามารถ บันทึกข้อมูล ลงไปบน พื้นผิวนั้นได้

การอ่านข้อมูล นับเป็น ปัจจัย สำคัญ ในการ บันทึกข้อมูล ด้วย ทั้งนี้ ไดรฟ์ จะเป็นตัวกำหนด สัดส่วน ของการอ่าน ข้อมูลจาก track หรือ sector ที่เก็บข้อมูล นั้นไว้ และจะต้อง รอจนกว่า ข้อมูลจาก track นั้น ถูกส่งเข้ามา ในระบบ เมื่อหัวอ่าน ได้ข้อมูล ที่ถูกต้อง กระบวนการอ่าน และบันทึก ข้อมูล ก็จะเริ่มขึ้น โดยข้อมูล ที่ถูกบันทึกนั้น จะมีค่าเป็น bit และหากไดรฟ์ ตรวจสอบ พบว่ามี bit ตัวไหน ขัดข้อง มันก็จะ หาทาง แก้ปัญหา ให้เรียบร้อย และ ส่งข้อมูลนั้น กลับไปที่ ระบบปฏิบัติการ อีกครั้งหนึ่ง