مریم دانشور
دانشگاه آزاد اسلامی علوم و تحقیقات فارس
خلاصه
این مقاله، پرژهای مربوط به درس شیوه ارائه مطالب علمی و فنی است که در آن یکی از ابزارهای ضروری ذخیره اطلاعات بررسی شده است. با پیشرفت علم وتکنولوژی نیاز بیشتری به ذخیره اطلاعات به صورتی که انتقال و دسترسی به آن آسانتر باشد، حس میشود.حال ما میخواهیم با بررسی ساختار دیسک از ابتداییترین تا مدرنترین، خوانندگان این مقاله را با چنین ابزاری آشناتر کنیم.
کلمات کلیدی : دیسک، شیار، هد، ظرفیت.
1- مقدمه
پي بردن به نقش اطلاعات در تحقيق و توسعه و به وجود آوردن تكنولوژي جديد، منجر به ايجاد روشهاي مختلف براي ذخيره و بازيابي اطلاعات شده است. با ورود كامپيوتر به دنياي اطلاع رساني ، تحول بزرگي به وقوع پيوست. موسسات توليد اطلاعات، با استفاده از كامپيوتر، آنچنان به حجم توليد اطلاعات خود افزودند كه ، اصطلاحي نظير "انفجار اطلاعات، انقلاب اطلاعات، عصر اطلاعات و …. به واژگان واژه نامه اضافه شد .حال در این مقاله یکی از ابزارهای ذخیره سازی اطلاعات را مورد بررسی قراد میدهیم.
در این مقاله، در ابتدا دیسک را بررسی کرده، سپس اساس طبقه بندی دیسک‌ها را و انواع آن را همراه با ساختارشان مورد بررسی قرار میهیم]1[.
2- دیسک
دیسک به صفحه مغناطیسی گردی گفته میشود که بر روی آن اطلاعات ضبط میشود. دیسک‌ها در انواع و اندازه‌های مختلف دیده میشوند اما همه آنها عملکرد یکسانی دارند. به تقسیم بندی‌های دایره شکلی که اطلاعات روی آنها ذخیره میشود شیار (Track) و به ناحیه‌های شعاعی آن بخش (Sector) گفته میشود]4 و 1[.
3- انواع دیسک ها
دیسک‌ها انواع مختلفی دارند که نام تعدادی از آنها در زیر آمده است:
1.دیسک نرم یا قابل انتقال (Floppy Disk) این دیسک‌ها را میتوان وارد رایانه کرد و پس از خواندن یا نوشتن اطلاعات آنها را بیرون آورد. این نوع دیسک‌ها در دو اندازه کلی ۳٫۵ و ¼۵ اینچی یافت میشوند و از هرکدام این اندازه‌ها انواعی با ظرفیت‌های مختلف وجود دارند.
2. دیسک سخت یا ثابت (hard disk) معمولاً این دیسک‌ها فلزی اند و روی آنها را لایه‌ای مغناطیسی پوشانده است. این دیسک‌ها بر خلاف دیسک‌های نرم قابل انتقال نبوده و نمیتوان آنها را از رایانه خارج کرد. دیسک و دیسک خوان هر دو در محفظه‌ای بسته قرار دارند. گنجایش این دیسک‌ها بین ۲۰ تا چندهزار برابر دیسک‌های نرم است. یک محفظه دیسک سخت شامل چند دیسک فلزی است که روی هم قرار گرفته‌اند و به اندازه۲ برابر تعداد دیسک‌ها نوک خواندن و نوشتن وجود دارد. معمولاً در دیسک‌های سخت به جای شیار از کلمه سیلندر یا استوانه استفاده میشود. (زیرا شیارهای دیسک‌هایی که روی هم قرار گرفته‌اند باهم یک استوانه میدهند.)
3. CD-ROM این دیسک‌ها گنجایش زیادی داشته و فقط خواندنی هستند.CD مخفف کلمات Compact Disk یا دیسک فشرده می‌باشد. معمولاً قطر این دیسک‌ها ۱۲ سانتیمتر بوده و برای ضبط اطلاعات بر رویشان لیزر بکار میرود.
4.دیسک نوری _ مغناطیسی دیسک‌هایی اند که هم قابلیت خواندن و هم نوشتن مجدد (با ظرفیت بسیار بالا) بر روی آنها وجود دارد. این دیسک‌ها با تلفیق دو تکنولوژی مغناطیسی و نوری ساخته شده‌اند]3[.
4- طبقه بندي ديسك ها
ديسك ها يا نرم هستند يا سخت (از نظر جنس)، يا ثابت است يا متحرك و هد خواندن / نوشتن يا ثابت است يا متحرك هرگاه به تعداد تركها هد نداشتيم بازو متحرك ميشود و گرنه بازو ثابت مي‌ماند. از نظر تعداد ديسك ها به مجموعه ديسكها disk pack ميگوييم. بنابراين هر ديسك بايد حداقل يك هد داشته باشد.
سيلندر به ترك هاي هم شماره در ديسكها گفته میشود كه جز تقسيم بنديهاي ديسك است .چهار بازوي ديسك همزمان با هم حركت مي‌كنند در نتيجه اطلاعات بهتر است سيلندري پر شوند. در نتيجه با یک seek time مي‌توانيم چهار ترك در يك ديسك پك چهار تايي را پر كنيم .
از نظر تعداد رويه ها (يك رويه در ديسك يعني فقط يك طرف آن مغناطيسي است و دو رويه يعني دو طرف ان مغناطيسي است ) در نتيجه تعداد هدها دو شاخه ميشود]4 و 2[.
5- رده بندي ديسكها
از نظر امكان جابجا شدن به ديسكهاي ثابت Fixed و ديسكهاي جابجا شدني montableتقسیم میشوند و از نظر ثابت يا متحرك بودن نوك خواندن / نوشتن ديسكهايی با نوك ثابت fixed head و ديسكهايی با نوك متحرك داریم.
در ديسكهاي با نوك خواندن / نوشتن ثابت بازويي كه به نوك متصل است حركت نميكند و در ديسكهاي با نوك متحرك اين بازو با رويه ديسك در مسير شعاع حركت دارد و از شياري به شيار ديگر جابجا ميشود، با مكانيسمي هيدروليكي و گاه الكترو مكانيكی.
در ديسكهاي با نوك ثابت هر شيار نوك خواندن/ نوشتن خاص خود را دارد و نيازي به حركت بازوي ديسك براي رفتن از يك شيار به شيار ديگر نيست. اينگونه ديسكها سريعتر و البته گرانتر هستند.
از نظر تعداد صفحاتي كه روي محور عمودي جايگذاري مي‌شوند، ديسكهاي تك صفحهاي و ديسكهاي چند صفحهايsingle/ multiple platter داریم. ديسكهاي چند صفحه اي را اصطلاحا pack مي‌گويند يك پك با n صفحه داراي 2n-2 رويه دارد كه دو رويه كاهش ميابد چرا كه دو رويه بالايي و پاييني در كل ديسك براي حفاظت بيشتر به كار مي‌روند .
از نظر جنس صفحه دو نوع ديسك وجود دارد، ديسك سخت hard DISK ديسك انعطاف پذير FLOPPY DISK ديسك سخت معمولا از جنس المينيوم است و ديسك انعطاف پذير از جنس نوعي پلاستيك.
از نظر تکنولوژی ساخت دیسک مغناطیسی، دیسک نوری و دیسک نوری – مغناطیسی را داریم]4[.
6- تقسيمات ديسك
· استوانه CYLINDER : تمام شيارهاي هم شعاع تشكيل يك استوانه ميدهند . يك ديسك پك به تعداد شيارهاي هر رويه استوانه دارد.
· شيارTRACK: محل ضبط بيتهاي اطلاعات در هر رويه است. شيارها به صورت دو دايره متحد المركز هستند.
· قطاع يا سكتور SECTOR: تقسيماتي است از شيار/ هر شيار از تعدادي سكتور تشكيل شده است.
· سکتور نرم افزاری که توسط سازنده ایجاد می شود ( فرمت کردن سطح پایین)
· سکتور نرم افزاری ( گاه موسوم به بلاک ) که از طریق نرم افزار ( سیستم عامل ) قابل ایجاد است و به این کار فرمت کردن نرم افزاری می گویند .
· شماره درایور
· شماره استوانه ( شماره شیار از رویه )
· شماره شیار در استوانه ( رویه از استوانه نیز گفته می شود )
· شماره سکتور ( یا بلاک )
در بعضی از سیستمهای عامل ، تعدادی سکتور همجوار و گاه نا همجوار نوعی تقسیم بندی منطقی را تشکیل میدهند . مثلاً در محیط DOS، خوشه "واحد تخصیص" فضا به فایل است و اندازه آن 2048 بایت ، 4096 بایت و 8191 بایت هم می تواند باشد، در حالیکه اندازه یک سکتور 512 بایت است]4 و 2[.
7- پارامترهای دیسک
دو دسته پارامتر داریم:
· پارامترهای ظرفیتی
· پارامترهای زمانی
8- پارامترهای ظرفیتی
پارامترهای ظرفیتی عبارتند ا ز:
1. اندازه سکتور ( از 32 بایت تا 4096 بایت و معمولاً 512 بایت )
2. تعداد سکتور در شیار ( از 4 تا 32 در فلاپی ها و بیشتر در سایر انواع، گاه تا. 100 ) تعداد سکتور در شیار در دیسک‌های سخت جدید، در شیارهای بیرونی بیشتر از شیارهای درونی است. این رسانه ها به IDE موسومند. البته وضع به گونه ای است که ازنظر سیستم عامل، انگار تعداد سکتور در همه شیارها یکسان است.
3. تعداد رویه در استوانه ( تعداد نوک R/W ) از یک تا بیش از 20 رویه )
4. تعداد شیار در رویه ( تعداد استوانه: از 20 تا 2000 شیار )
چگالی هم از پارامترهای ظرفیتی است و واحد آن بیت در اینچ مربع است، اما در سیستم فایل مستقیماً در محاسبه ظرفیت به کار نمیآید.
افزایش چگالی دیسک از قانونی تبعیت میکند موسوم به قانون هوگلند]4[.
9- پارامترهاي زماني
زمان استوانه جوي seek time: زماني است كه براي رسيدن نوك خواندن/نوشتن به استوانه مورد نظر لازم است. اين زمان در ديسكهاي با نوك ثابت صفر است. متوسط اين زمان را با s نمايش مي‌دهيم.
زمان درنگ دوراني rotational latency: زماني است كه پس از رسيدن نوك خواندن/ نوشتن به استوانه مورد نظر بايد سپري شود تا آغاز داده مورد نظر به زير نوك برسد. متوسط اين زمان را با r نشان ميدهند. كه نصف زمان لازم براي يك دور ديسك است.
زمان يك دور ديسك از تعداد دورهاي ديسك در دقيقه بدست مي آيد. تعداد دور در دقيقه را با rotation per minute نمايش ميدهند. متوسط زمان استوانه جويي و درنگ دوراني در مدل هاي مختلف ديسك متفاوت است.
نرخ انتقال: تعداد بايت كه در يك ثانيه از رسانه قابل انتقال است. اغلب واحد ان بايت در ثانيه است. نرخ انتقال اسمي توسط كارخانه معين ميشود و نرخ انتقال واقعي قابل محاسبه است. مثلا نرخ انتقال ديسك مي‌تواند حدود 5 مگابيت در ثانيه باشد]4[.
10- نحوه نشست داده ها روي ديسك
داده به صورت رشتههاي بيتي روي شيارها مينشينند. البته چگالي ضبط داده‌ها در شيارهاي بيروني كمتر از شيارهاي دروني است. در تكنولوژيهاي اخير تلاش بر اين است كه تراكم در تمام شيارها يكسان باشد. چگالي با تراكم ديسك با واحد بايت در اينچ مربع بيان ميشود. بيتها به طور سريال روي شيار يك رويه (توسط يك نوك ) و در برخي ديگر با استفاده از چندين نوك روي شيا روريه هاي مختلف به طور موازي parallel ذخيره مي‌شوند.
معمولا فايلها با شروع از يك استوانه / استوانه به استوانه روي ديسك مينشينند. ركوردهاي فايل مي‌توانند بلاكبندي شده يا بلاكبندي نشده باشند]1[.
11- فرمت بندي شيار
اين فرمتبندي در سيستمهاي مختلف متفاوت است و بطور كلي به دو دسته سخت افزاري و نرم افزاري تقسيم ميشود كه هر يك ويژگيهاي خاص خود را دارد. در فرمت بندي سخت افزاري تفسيمات شيار كه به سكتور موسوم است. از قبل طراحي شده و ثابتاند. حال آنكه در فرمت بندي نرم افزاري تغيير تقسيمات روي صفحه از طريق نرم افزاري امكانپذير است و به آن اصطلاحا فرمت بندي با سكتور آزاد free sector نيز مي‌گويند]2[.
12- فلاپی ديسک(دیسک نرم)
فلاپی ديسک، يک نوع وسيله ذخيرهسازی اطلاعات در کامپيوتر است. درايو های موجود در کامپيوتر مسئول خواندن و نوشتن اطلاعات بر روی فلاپی ديسک ها بر اساس يک ساختار مشخص شده، میباشند. جنس فلاپی ديسکها از پلاستيک نرم بوده که بر روی آن يک لايه مغناطيسی وجود دارد. سختي ديسك سخت را ندارد. فلاپي در محفظهاي پاكت مانند جاي دارد، بدليل حفاظت ان از تماسهاي خارجي و به منظور ثابت نگهداشتن آن. روي پاكت روزنهاي تعبيه شده است كه از طريق ان نوك خواندن/نوشتن تحت كنترل گرداننده ديسك به صطح ديسك دسترسي دارد.
نوك خواندن /نوشتن در ديسكهاي انعطاف پذير به ديسك ميچسبد در حاليكه در ديسكهاي سخت نوك با ديسك فاصله كم و کنترل شده دارد. اين ديسكها مي‌توانند يكطرفه يا دو طرفه باشند. اگر هر دو رويه ان پوشش مغناطيسي داشته باشد در اين صورت روزنه در دو طرف پاكت ايجا د ميشود موسوم به رويه صفر و رويه يك. داده ها بصورت سريال روي شيارها ذخيره مي‌شوند.
براي جلوگيري از نوشتن روي فلاپي كافيست با چسباندن برچسبي كاغذي روي آن از گرداننده ديسك براي نوشتن روي آن جلوگيريكرد.
روي پاكت سوراخي وجود دارد كه به منظور تشخيص آغاز شيار به كار مي‌رود كه به index hole موسوم است. يعني تشخيص محل شروع سكتور شماره صفر از هر شيار. در واقع سكتور صفر به روش سخت افزاري و باقي سكتورها به روش نرم افزاري مشخص مي‌شوند.
فلاپي در اندازه هاي مختلف ساخته ميشود كه مرسوم ان 3.25 اينچي است. ظرفيت آن 100 تا 1000 كيلو بايت و مرسوم ان 1.34 مگابايت است. شيارها معمولا از بيرون به سمت داخل و از صفر شماره گذاري مي‌شوند . بيروني ترين شيار شماره صفر دارد و در شيارهاي داخلي بيتها به يكديگر نزديكترند. در هر سكتور اقلب نيم كيلو بايت يا 512 بايت اطلاعات ذخيره ميشود. طول سكتورها در شيارهاي خارجي بيشتر از داخلي است. در نتيجه چگالي اطلاعات در شيارهاي داخلي بيشتراست. به عبارتي در شيارهاي خارجي مقداري از فضاي اطلاعاتي به هدر رفته است.
فلاپی درايو در سال 1967 توسط شرکت IBM ابداع گرديد. در اولين فلاپی درايو از يک ديسک ( ديسکت ) 8 اينچی استفاده شده بود. همزمان با ارائه اولين کامپيوترهای شخصی در سال 1981 توسط شرکتIBM ، از فلاپی درايوهای 5/25 اينچ استفاده بعمل آمد. اين نوع ديسکها قادر به نگهداری 360 کيلو بایت اطلاعات بودند. در اواسط دهه 1980 ديسک های 3/5 اينج با ظرفيت 1/44 مگابايت مطرح گرديدند. در آن زمان اغلب کامپيوترها دارای دو درايو برای استفاده از دو نوع فلاپی ديسک 5/25 و 3/5 بودند ولی از اواسط دهه 1990 ديسک های 5/25 بندرت مورد استفاده قرار گرفته و بتدريج از رده خارج گرديدند.
يک فلاپی ديسک در موارد متعددی مشابه نوار کاست است :
· از يک نوع پلاستيک نازک که با اکسيد آهن آغشته شده است استفاده میگردد. اکسيد فوق از نوع " فرومانيتيک " بوده و اگر تحت تاثير يک ميدان مغناطيسی قرار گيرد، قادر به نگهداری ( ذخيره ) دائم اطلاعات خواهد بود.
· قابليت ضبط اطلاعات را دارا می باشند.
· قابليت پاک کردن اطلاعات و استفاده مجدد را دارا می باشند.
· ارزان قيمت بوده و بسادگی قابل استفاده می باشند.
نوارهای کاست دارای يک اشکال بزرگ میباشند و آن روش بازيابی ترتيبی در آنان است. مثلا برای شنيدن آهنگ خاصی میبايست بصورت ترتيبی بر روی نوار حرکت و پس از استقرار بر روی آهنگ دلخواه آن را گوش داد. يک فلاپی ديسک همانند نوار کاست از يک نوع پلاستيک نرم آغشته به مواد مغناطيسی( درهردو طرف) استفاده مینمايد. اطلاعات بر روی دواير متحدالمرکزی که "شيار" ناميده می شوند، ذخيره خواهند شد. هر شيار خود به مجموعه ای از سکتورها تقسيم می گردد. همزمان با چرخش ديسک، هد بر روی شيار استقرار و زمينه بازيابی مستقيم اطلاعات فراهم می گردد.
اجزای اصلی يک فلاپی درايو شامل موارد ذيل است :
· هد خواندن و نوشتن، هد در دو طرف ديسکت وجود داشته و حرکت آنها در طول ديسکت با يکديگر خواهد بود. از هد های يکسان برای خواندن و نوشتن استفاده میگردد.
· موتور درايو، يک موتور بسيار کوچک با توان چرخش 300 تا 360 دور در دقيقه.
· موتورStepper، وظیفه آن استقرار هد خواندن و نوشتن در محل شيار مورد نظر است.
· فريم مکانيکال، سيستم فوق شامل يک برابرکننده بوده که پنجره کوچک حفاظت( قاب فلزی موجود بر روی فلاپی ديسک ) را برروی ديسکت باز نموده تا بدين طريق امکان تماس هد خواندن و نوشتن دردو طرف سطح ديسک فراهم گردد.
· برد مدار الکترونيکی، برد فوق شامل تمام عناصر الکترونيکی لازم برای خواندن و يا نوشتن اطلاعات برروی ديسکت است. اين برد، مدار کنترلی موتور stepper را نيز کنترل خواهد کرد.(حرکت هدهای خواندن و نوشتن بسمت ديسکت)
زمانيکه هد در طول شيارها حرکت می کند، با سطح ديسکت تماسی ايجاد نخواهند شد. از نور الکترونيکی به منظور تشخيص حفاظت ديسک در مقابل نوشتن استفاده می گردد.( زبانه کوچک پشت ديسکت که بصورت کشویی بوده و ديسکت را در مقابل عمل نوشتن حفاظت می کند)
12-1- نوشتن اطلاعات بر روي يک فلاپی ديسک
مراحل زير نحوه نوشتن اطلاعات بر روی فلاپی ديسک را نشان می دهد.(عمليات خواندن مشابه است):
يک برنامه کامپيوتری، دستورالعملی را برای سخت افزار کامپيوتر ارسال تا اطلاعاتی بر روی فلاپی ديسک نوشته گردد. کنترل کننده فلاپی ديسک درايو موتور ديسکت را بحرکت درآورده تا از اين طريق فلاپی ديسک چرخش نمايد. موتور دوم، (Stepper) باعث چرخش يک ميله دنده مارپيج، خواهد شد. مدت زمانی که طول خواهد کشيد تا شيار مورد نظر بدست آيد را زمان دستيابی مینامند. سخت افزار فلاپی ديسک درايودارای دانش لازم در خصوص نحوه استقرار بر شيار موردنطر با توجه به تعداد Step مورد نظر است. هد خواندن و نوشتن در شيار مورد نظر متوقف خواهد شد. قبل از اينکه داده خاصی بر روی ديسک نوشته گردد يک بوبين، انرژی لازم را برای پاک کردن يک سکتور فراهم مینمايد. اطلاعات مورد نظر بر روی ديسکت نوشته خواهند شد]3[.
13- دیسک‌های سخت
Hard Disk Drive يا ديسك سخت بعنوان يك محل برای ذخيره سازی اطلاعات يا حافظة دائمي استفاده ميشود. در اصطلاح عاميانه به ديسك سخت ،Hard ميگویند. يك حافظة دائمي است كه تمام اطلاعاتي كه در كامپيوتر ديده ميشود روي آن ذخيره شده است. گفتني است که ديسكها، صفحات گرد مغناطيسي هستند كه روي آنها Track يا شيارهاي هم مركزي وجود دارد. شيارها به بخشهايي تقسيم شده‌اند كه به آنها Sector مي‌گويند.
ديسكهاي سخت ابتدا در ظرفيت‌هاي چند مگابايتي به بازار عرضه شدند، Hard هاي 640 مگابايتي ممكن است هنوز هم يافت شوند، اما به سرعت Hardهاي چند گيگابايتي به بازار آمدند. ديسكهاي سخت با ظرفيت‌هاي 1.2 ، 2.3 ، 3.2 ، 4.3 ، 6.4 و 10.2 گیگابایتی به سرعت و در طي چند سال به بازار عرضه شدند، در حال حاضر بيشتر دارندگان كامپيوترهاي شخصي دارای هارد هایی با ظرفيت‌های 20 ، 40 ، 60 و 120 گیگابایت هستند.
ديسكهاي سخت در دو اندازة فيزيكي به بازار عرضه شدند، مدلهاي قديمي كه در ابتدا وجود داشتند به اندازة يك درايو CDROM بودند و عده‌اي ديگر به اندازه يك درايو Floppy، كه امروزه معمولاً تنها از اين نوع در بازار به چشم مي‌خورد. البته هاردهاي امروزي نيز در در اندازه Slim و Normal در بازار وجود دارند که تنها تفاوتشان در ضخامت آنها ميباشد.
Hardها داراي دو محل اتصال كابل هستند. يكي براي اتصال يک كابل چهار پين سوكتي، كه براي برقراری جریان برق به كار مي‌رود و ديگري يك اتصال 39 پين كه براي انتقال Data به كار مي‌رود. سمت قرمز اين دو كابل بايد به طرف يكديگر باشد. البته با زائده‌اي كه روي اين كابل‌ها وجود دارد، ما نمي‌توانيم آنها بصورت اشتباه در محل اتصالشان قرار دهیم. ممکن است گاهي هارد ديسکهايي ببينيد که تعداد پين‌هاي کابل داده آن 50 عدد است. اين هاردها از نوع SCSI است و بايد به يک محل اتصال SCSI متصل شوند. اين محل يا روي يک Main Board وجود دارد و يا بايد براي اتصال آن يک برد SCSI تهيه کرده و آن را روي شيار مربوط قرار دهند .
علاوه بر محل اتصال کابل‌ها، تعدادي پين در دو رديف ديده مي‌شوند. اين پين‌ها براي تعيين ترتيب درايو جاري هستند. بوسيله قراردادن شيئ کوچکي به نام Jumper که براي اتصال دو پين مجاور به کارمي‌رود، ما مي‌توانيم یک اتصال بين دو پين ايجاد کنيم. با ايجاد اين اتصال تعيين مي‌کنيم که اين درايو Master است ياSlave. براي اينکه بدانيد يک جامپر را چگونه با قرارداد مي‌توانيد به برچسب روي هارد توجه کنيد.
مكانيسم عملكرد درايو ديسكهاي سخت نيز مانند CDROM و فلاپي‌درايو است، دو موتور اصلي، يكي براي چرخاندن ديسك و ديگري براي حركت دادن هد، وجود دارد. تفاوت هاردديسك با فلاپي از نظر مكانيسمي وجود چندين صفحة روي هم در ديسكهاي سخت است كه به آنها استوانه گفته ميشود، البته سرعت چرخش ديسكها و خواندن و نوشتن اطلاعات در Hard بسيار بيشتر از فلاپي است.
هاردديسكها داراي چند قسمت اصلي هستند که عبارتند از :
• موتور گردانندة ديسكها
• موتور محرك هد
• برد اصلي، براي كنترل هارد
• محل اتصال کابل برق و Data
• بدنة فلزي براي محافظت از هارد
در جابجايي ديسكهاي سخت بايد بسيار دقت نمود، زيرا، كوچكترين ضربه مي‌تواند روي ديسكها ايجاد خرابي یا Bad Sector نمايد.
ديسكهاي سخت IDE از كابل‌هاي نواري پهني استفاده مي‌كنند، كه درداخل‌كامپيوتر بسيار به چشم مي‌آيند. ديسكهاي سخت ساتا از كابل‌هاي نواري با پهناي بسيار كمتري استفاده مي‌كنند. اين كابل‌هاي نازك داراي كانكتورهاي بست داري هستند كه كاركردن با آنها را ساده‌تر مي‌كند.
ديسكهاي سخت ساتا اطلاعات را با سرعت متوسط 150 مگابيت بر ثانيه انتقال ميدهند. حال می خواهیم تا يک هارد IDE را با يک هارد Sata مقايسه كنيم و ببينيم چرا صنعت در آينده تكنولوژي SATA را برخواهد گزيد. ابتدا يك كامپيوتر قديمي را به يك هارد SATA مجهز مي‌كنيم، و بعد از آن دو كامپيوتر امروزي، با سرعت متعارف را با ديسكهاي سخت IDE براي مقايسه انتخاب مي‌نماييم. در اين قسمت يك انتقال فايل معمولي را انجام مي‌دهيم. براي اينكه در هر سه كامپيوتر انتقال اطلاعات كاملاً مشابه باشد در ويندوز XP شاخه system32 انتخاب شده، که در حدود 330 مگابايت حجم و حدود 2000 عدد فايل در آن وجود دارد.حال در DOS فرمان copy را اجرا مي‌کنيم، نتايج جالبي بدست مي آيد که عبارتند از :
1- انتقال اطلاعات کامپيوتر جديد اول به همراه هارد IDE در زمان 127 ثانيه
2- انتقال اطلاعات کامپيوتر جديد دوم به همراه هارد IDE در زمان 151 ثانيه
3- انتقال اطلاعات کامپيوتر قديمي به همراه هارد Sata در زمان 44 ثانيه
در آزمايش بعدي زمان بوت شدن سيستم لحاظ شده است که البته اين زمان از لحظه نمايش تصوير آغازين ويندوز تا لحظه اي که Desktop به حالت عادي در مي‌آيد محاسبه شده است. نتايج اين آزمايش بدين شرح ميباشد.
1- بوت شدن کامپيوتر جديد اول به همراه هارد IDE در زمان 28 ثانيه
2- بوت شدن کامپيوتر جديد دوم به همراه هارد IDE در زمان 28 ثانيه
3- بوت شدن کامپيوتر قدیمی به همراه هارد SATA در زمان 17 ثانيه
البته در اين تستها به كارخانه سازنده ديسكها اشاره نشده است، که مطمئناً با در نظر گرفتن اين فاكتور نتايج آزمايش تغيير خواهد كرد ولي در آزمايش‌ها هر دو مدل IDE و SATA ساخت يك كارخانه بودند.
تقریبا هر کامپیوتر رومیزی و سرورهایی که امروزه مورد استفاده قرار میگیرند دارای یک یا چند درایو دیسک سخت می‌باشد. هر Main Fram و سوپر کامپیوتر معمولاً به صدها درایو سخت متصل است. شما حتی می توانید دریابید که ابزار VCR و دوربین های ضبط فیلم هم به جای فیلم از درایو دیسک سخت استفاده می کنند. میلیاردها دیسک سخت یک کار را خیلی خوب انجام میدهند. آن ها تغییرات اطلاعات دیجیتال را در یک شکل نسبتاً دائمی ذخیره میکنند. دیسک های سخت به کامپیوتر این امکان را می‌دهد که اطلاعات را هنگامی که برق قطع می شود، ذخیره کند.
13-1-پایه های دیسک سخت
دیسک های سخت در سال 1950 اختراع شدند، آن ها در ابتدا دیسک هایی با قطر20 اینچ بودند که تنها چند مگابایت اطلاعات را در خود ذخیره میکردند. در ابتدای ظهور این دیسک ها Fixed Disc یا Winchester نامیده میشدند (یک نام رمز برای یک محصول رایج IBM ) بعدها این دیسک ها به Hard Disk ها (دیسک های سخت) معروف شدند تا از فلاپی دیسک ها متمایز شوند. دیسک های سخت یک Platter سخت دارند که یک ابزار مغناطیسی را به جای پلاستیک انعطاف پذیری که در نوارها و فلاپی ها استفاده می شود، در خود جای داده اند.
در ساده ترین سطح، یک دیسک سخت چیزی متفاوت از یک نوار کاست نیست. هم دیسک های سخت و هم نوارهای کاست هر دو از روش های ضبط مغناطیسی توصیف شده در مقاله چگونگی عملکرد ضبط کننده های نوار استفاده میکنند. دیسک های سخت و نوارهای کاست همچنین هر دور دارای محل ذخیره مغناطیسی میباشند. ابزار مغناطیسی به راحتی قابل پاک کردن و رایت مجدد میباشند و همچنین الگوهای Flux مغناطیسی ذخیره شده بر روی این وسیله را به مدت سالیان متمادی به حافظه میسپارد.
13-2- نوار کاست در مقابل دیسک سخت
بگذارید نگاهی به تفاوت های عمده بین نوارهای کاست و دیسک‌های سخت بیندازیم:
· ماده مغناطیسی ضبط در یک نوار کاست بر روی یک نوار پلاستیکی نازک کشیده شده است. در یک دیسک سخت این ماده مغناطیسی به صورت لایه ای بر روی یک آلومینیوم با دقت بالا یا یک دیسک شیشه ای پوشش داده میشود. سپس صفحه فلزی دیسک سخت پولیش داده می شود تا به صیقلی نظیر آینه برسد.
· با یک نوار، شما باید از عملکرد جلو رفتن سریع یا معکوس کردن جهت نوار استفاده کنید تا به نقطه خاصی از آهنگ برسید. در صورتیکه در دیسک سخت شما می توانید به صورت تقریباً فوری به هر نقطه ای از سطح دیسک حرکت کنید.
· در یک نوار کاست هد خواندن/ ضبط به طور مستقیم با نوار در تماس است. در یک دیسک سخت، هد خواندن/ ضبط در اطراف دیسک قرار دارد و هرگز به طور مستقیم با دیسک در تماس نیست.
در یک نوار کاست در اطراف یک هد 2 اینچ (تقریباً 08/5 سانتی متر) در هر ثانیه حرکت میکند. یک صفحه فلزی دیسک سخت میتواند در زیر هد خود به اندازه 000/3 اینچ در هر ثانیه بچرخد. (تقریباً mph 171 یا kph 272) اطلاعات موجود بر روی دیسک سخت در یک محدوده بسیار کوچک مغناطیسی در مقایسه با نوار کاست ذخیره میشوند. اندازه این محدوده ها از طریق دقت Platter و سرعت وسیله ممکن میشود. به دلیل این تفاوت ها یک دیسک سخت مدرن قادر به ذخیره یک میزان بسیار بالایی از اطلاعات در یک فضای بسیار کوچک می باشد. یک دیسک سخت همچنین می تواند به هر یک از این اطلاعات در بخش ثانیه دستیابی پیدا کند.
13-3- ظرفیت و عملکرد
یک دستگاه رومیزی معمولی دارای یک دیسک سخت با ظرفیتی بین 10 تا 40 گیگا بایت می‌باشد. اطلاعات در شکل فایل ها بر روی دیسک سخت ذخیره میشوند. یک فایل مجموعه ای از بایتها می‌باشد. این بایتها باید برای حروف فایل متن دارای کدهای ASC II شوند یا باید دستورالعمل برنامه نرم افزاری برای کامپیوتر باشد، همچنین، میتواند رکورد یک مبنای اطلاعات باشد یا میتوانند رنگ های پیکسلی برای یک تصویر GIF باشد.
فایل بدون توجه به اینکه چه محتوایی دارد، از رشته ای از بایتها تشکیل شده است. هنگامی که یک برنامه در کامپیوتر در حال اجرا شدن است. ملزم به این می‌باشد که دیسک سخت بایتهای آن را بازیابی کند و آن را یکباره به CPU ارسال کند.
دو روکش برای ارزیابی عملکرد دیسک سخت وجود دارد:
· نرخ اطلاعات- نرخ اطلاعات تعداد بایت ها در ثانیه می باشد که درایو می تواند به CPU تحویل دهد. سرعت بین 5 و 40مگا بایت در هر ثانیه معمول می‌باشد.
· زمان جستجو- زمانی بین زمان درخواست CPU برای یک فایل و زمان ارسال اولین بایت از فایل به CPU – زمانی بین 10تا20 میلی ثانیه معمول می‌باشد.
دیگر پارامتر مهم ظرفیت درایو می‌باشد که تعداد بایت ها در آن نگه داری میشود.
بهترین روش برای آگاهی از چگونگی عملکرد دیسک سخت نگاه کردن به داخل آن می‌باشد. باز کردن یک دیسک سخت منجر به خرابی آن می شود، بنابراین این کار چیزی نیست که در خانه بتوان انجام داد مگر اینکه یک درایو خراب باشد.
دیسک سخت یک جعبه آلومینیومی مهر و موم شده با کنترل کننده الکترونیک که به کنار آن متصل است، می‌باشد. قطعات الکترونیک مکانیسم خواندن/ نوشتن/ و موتور که صفحه های فلزی را می چرخاند، کنترل میکند.
قطعات الکترونیک همچنین محدوده های مغنایسی موجود در درایو را به بایت ها ترجمه کنند و خواندن و بایت ها را به محدوده های مغناطیسی برمیگردانند (رایت کردن) قطعات الکترونیک همگی در یک برد کوچک که از بقیه درایو جدا هستند، وجود دارند.
در قسمت تحتانی برد، اتصالاتی برای موتوری که صفحه فلزی را میچرخاند و همچنین حفرههای تهویه فیلتر شده که فشار هوای داخلی و خارجی را متعادل میکند، وجود دارد.
13-4- ذخیره اطلاعات
اطلاعات بر روی سطح صفحات فلزی به صورت Sector ها و Track ها ذخیره میشوند. تراکها دایره های متمرکز میباشند و Sector ها (بخش ها) مخروطی شکل بر روی تراک میباشند. یک بخش شامل تعداد ثابتی از بایت ها مثلاً 256 یا 512 می باشد. هم در درایو و هم در سطح سیستم عامل بخش ها اغلب به یکدیگر متصل میشوند و Clusters (خوشه ها) را بوجود میآورند.
فرآیند فرمت کردن سطح پایین یک درایو تراکها و بخش ها را بر روی صفحات فلزی بوجود میآورد. نقاط آغاز و پایین هر بخش بر روی صفحه فلزی رایت میشود. این فرآیند درایو را برای نگه داشتن بلوکهای بایت آماده سازی میکند. سپس فرمت کردن سطح بالا ساختارهای ذخیره فایل مثل جدول تخصیص فایل را بر روی بخشها مینویسد. این فرآیند درایو را برای نگه داشتن فایل ها آماده میکند.
صدای چرخشی که از درایو هارد به هنگام بازیابی اطلاعات به گوش میرسد ناشی از چیست؟ بر روی آیکون یک فایل صفحه گسترده دوبار کلیک کنید. این عمل ساده در بسیاری از کامپیوترها 20 تا30 ثانیه طول میکشد تا کامل شود و در تمام این مدت دیسک سخت حرکت میکند. لامپ دستیابی دیسک سخت چشمک میزند و در درایو یک صدای وزوز یا نویز شنیده میشود. در صورتیکه مکانیسم درایو صدای بلندی داشته باشد، مطمئن خواهید شد که عملکردی در حال انجام شدن است.
دردیسکهای سخت بازویی وجود دارد که هدهای خواندن/ نوشتن را نگه میدارد. این بازو می تواند هدها را به تراک در نزدیکی مرکز یا نزدیک کناره دیسک انتقال دهد.
یک دیسک سخت معمولی دارای قطری به اندازه 5 اینچ (5/12 سانتی متر) می‌باشد. بنابراین این بازو می تواند در حدود 2 اینچ در سطح دیسک حرکت کنند. سرعتی که این بازو با آن حرکت میکند، شگفت انگیز است. این بازو بسیار سبک بوده و مکانیسم آن بسیار دقیق می‌باشد و در صورت لزوم میتواند بر روی سطح دیسک هزار بار در دقیقه حرکت کند. در صورتیکه درباره عملکرد بلندگوها فکر کنید، خواهید فهمید که تفاوت زیادی بین آن و دیسک سخت وجود ندارد. یک بلندگو یک Cone سبک را هزار بار در ثانیه جلو و عقب میبرد تا صدا تولید کند. هنگامیکه بازوی دیسک سخت به سرعت جلو و عقب میرود، لرزش هایی را به وجود میآورد که در نتیجه آن میتوانیم صداها را بشنویم.
به چه دلیل وقتی بر روی فایل ساده صفحه گسترده کلیک می کنید، هدهای دیسک باید بسیار سریع حرکت کنند؟ سه دلیل برای تمام حرکت ها وجود دارد:
· برای شروع یک برنامه صفحه گسترده مثل اکسل، دیسک سخت باید برنامه را در راستای یک عدد DLL که آن برنامه را پشتیبانی میکند، بارگذاری نماید. اندازه کل تمام این فایل های متفاوت باید بین 10 تا 20 مگابایت باشد. تمام فایل ها در تمام دیسک بخش شده‌اند. بارگذاری 20 مگابایت اطلاعات میزان زیادی زمان میبرد و ملزم به آن است که دیسک هزاران بار حرکت کند تا تمام اطلاعات را بازیابی نماید. فایل اطلاعات باید بارگذاری شود. سیستم عامل (OS) باید هد را به سمت دایرکتوری درایو حرکت دهد تا فولدر را پیدا کند، اطمینان حاصل نمایدکه نام فایل موجود می‌باشد و سپس محل فایل را کشف کند. سپس سیستم عامل نیاز به تعداد بسیار زیادی از تراکهای پخش شده در تمام درایو برای دسترسی به فایل دارد.
· در صورتیکه RAM پر باشد، سیستم عامل در حین بارگذاری باید قسمتهایی از حافظه RAM فیزیکی را برداشته و آن ها را بر روی فایل صفحه بندی دیسک ذخیره کند.
بنابراین هنگامی که سیستم عامل در حال بارگذاری برنامه صفحه گسترده و تمام DLL ها و فایل اطلاعات می‌باشد، در آن واحد سعی در رایت میلیونها بایت از اطلاعات بر روی فایل صفحهبندی برای ساختن محلی برای برنامه جدید می‌باشد.
هد درایو در تمام سطح دیسک حرکت میکند تا این عملکردهای همزمان را انجام دهد. در کل کلیک کردن بر روی یک آیکون ساده میتواند به حرکت40 یا50 مگابایت اطلاعات بین درایو و RAM منجر شود و همچنین سبب تغییر محل هزاران بارۀ هدهای دیسک در یک فرآیند شود]3 و 2[.
14- ديسك مغناطيسي
رسانهاي است گردان با امكان دستيابي مستقيم به داده‌هاي ذخيره شده و به آن اصطلاحا Direct Access DeviceDASD گويند. در اساس صفحه ايست مغناطيسي و گردان حول محوري عمودي. هر دو رويه صفحه پوشيده است از غشای فرو مغناطيسي به ضخامت چند هزارم ميلي متر و با شيارهايي به صورت دوائر متحد المركز. فاصله هر دو شيار حدودا 0.02 اينچ است هر چه ضخامت غشای مغناطيس رويه بيشتر باشد درصد استفاده از رويه كمتر است داده‌ها به صورت رشته بيتي روي شيارها ضبط مي‌شوند. تكنيك ضبط اطلاعات معمولا به صورت كد كردن فاز PE است.
درايو ديسك مجهز است به نوك خواندن / نوشتن متصل به بازويي كه مي‌تواند بر رويه ديسك حركت كند و در نوعي از ديسك ها( ديسك هاي ثابت) اين بازو ثابت است.
از آنجا كه ديسك با سرعت ثابتي به طور مداوم در چرخش است . لذا نوك خواندن/ نوشتن بايد با رويه فاصله بسيار اندكي داشته باشد در فاصله بين نوك و رويه هواي تصفيه شده جريان دارد. هر گونه الودگي هوا باعث خدشهدار شدن رويه ميشود.
با تلفيق دو تكنولوژي مغناطيس و نور ، تلاش مي شود تا ديسكهايي ايجاد شوند كه هم خاصيت قابل پاك شدن و باز نويسي ديسكهاي مغناطيسي را داشته باشند و هم چگالي و ظرفيت بسيار بالاي ديسكهاي نوري. به نظر مي‌رسد كه اينگونه ديسكها در توليد انبوه به بازار مصرف عرضه شده است. قطر اين ديسكها 5 اينچ بوده، از نوع پاك شدني هستند و از سرعت بسيار بالايي برخوردارند، سرعت انتقال در اين ديسكها حدود يك مگابايت در ثانيه و يا بيشتر است. در سالهاي اخير ديسكهاي نوري بطور وسيعي براي سرگرمي، برنامه‌هاي تعليم و تربيت و ارتباطات تصويري – صوتي بكار گرفته شده است. در زمينه ذخيره اطلاعات، سيستمهاي ثبت نوري مستقيم به عنوان تجهيزات يارانه‌اي معروف شده‌اند، جايي كه تركيب ظرفيت اطلاعات خيلي زياد و دسترسي سريع به آنها توسط ديسكهاي نوري يك جايگزين جذاب براي روشهاي ديگر ذخيره حافظه يارانه‌اي است. ظرفيت اطلاعات زياد ، طول عمر زياد و زمان طولاني نگهداري، كاربردهاي ذخيره و ... را منحصر به خود كرده است.
در تمام سيستم هاي ديسك نوري، مانند ديسكهاي ضبط صدا ( ديسك بسته يا CD )، ديسكهاي نمايشي (كه معمولا نمايش ليزري يا LV ناميده ميشود) و ديسكهاي ذخيره داده‌ها ، ما فرض مي‌کنيم كه اطلاعات بر روي ديسك ثبت ميشود يا نوشته ميشود و مجددا با استفاده از نور خوانده ميشود. در عمل تعداد زيادي از ليزرها مانند ليزر يون - آرگون HeNe ، HeCd و ديود ليزر نيم هادي AlGaAs به عنوان چشمه‌هاي نور براي نوشتن و خواندن بكار گرفته شده‌اند. در حقيقت روشهاي ديگر براي نوشتن و خواندن ديسك وجود دارد كه ما به آن نخواهيم پرداخت.
14-1- مزيتهاي ديسكهاي نوري
اصلي‌ترين مزيت ديسكهاي نوري بر ديگر سيستمها مانند ديسكهاي صوتي معمولي و سيستمهاي نوار مغناطيسي ، علاوه بر ذخيره اطلاعات به چگالي بالا ، عدم تماس فيزيكي بين سيستم قرائت و ماده ذخيره اطلاعات است كه از پاره شدن جلوگيري مي‌نمايد. علاوه بر اين در ديسكهاي نوري ، لايه ماده شفافي را مي‌توان روي اطلاعات ذخيره شده نشانيد تا آسيب نبيند. گرامافون اطلاعاتي را در سطح ديسك به صورت مارپيچ ضبط مي‌كند كه رد پا ناميده ميشود. اما در عمل در ديسكهاي نوري ، نه شيار و نه خط مداوم وجود دارد بلكه فقط "علامتها" مارپيچهاي شكسته‌اي را شكل مي‌دهد. اين علامتها مساحتهاي كوچكي هستند كه نسبت به اطراف خود فرق نماياني دارد. معمولا حفره‌هايي در سطح ديسك ايجاد مي‌كنند. در نتيجه بازتاب در طول مسير با توجه به توزيع حفره‌ها تغيير مي‌يابد، كه بيانگر ثبت اطلاعات است.
14-2- ذخيره و خواندن اطلاعات ذخيره شده
براي خواندن اطلاعات ذخيره شده بازوي اپتيكي تغييرات بازتاب را به سيگنال الكتريكي تبديل مي‌كند. يك عدسي در داخل بازو پرتو كم توان ليزر را به لكه كوچك نوري بر روي مسير متمركز مي‌كند و همچنين نور بازتاب شده از ديسك را مجددا به آشكار ساز نوري هدايت مي‌كند. خروجي آشكار ساز نوري بر اساس توزيع گودالهاي طول مسير تغيير مي‌كند و سيگنال الكتريكي بدست مي‌دهد كه مي‌توان سيگنال صدا ، تصوير و يا داده‌ها را دوباره بدست آورد.
سيگنالهاي صدا به صورت ديجيتال در ديسك ذخيره مي‌شوند. نمونه‌هاي صدا با آهنگ KHz1/44 بدست مي‌آيد و بلندي صدا براي هر نمونه به مقادير عددي به صورت كلمه كد دوتايي، 16 بيتي در مي‌آيد. بيتهاي اضافي براي اصلاح خط اضافه ميشود و بيتهاي فراواني در فركانس MHz3218/4 بر روي ديسك ذخيره ميشود.
صفرها بيانگر سيگنال نوري كوچك و يكها بيانكر سيگنالهاي قوي هستند، از اين رو مسير از حفره‌ها و فضاهايي با طولهاي مشخص تشكيل يافته است. از سوي ديگر، سيگنال هاي ويدئويي، بصورت آنالوگ ذخيره سازي مي‌شوند، زيرا ذخيره سازي به روش ديجيتال احتياج به پهناي باند بسيار بالا دارد. سيگنال تركيبي ويدئو (با رنگ و اطلاعات تابشي) به صورت فركانس مدوله ميشود (FM) حدود فركانس حامل MHz5/7 و صدا به آن بعدا با مدولاسيون اضافه ميشود. اين باعث ميشود تا فاصله گودالهاي (مركز تا مركز) بر اساس مدولاسيون فركانس صورت مربوطه تغيير يابد. در حافظه‌هاي نوري داده‌ها هم به صورت آنالوگ و هم به صورت ديجيتال ذخيره ميشود.
براي مفيد واقع شدن در فرآيند كردن داده‌ها در الكترونيك تجهيزات ذخيره سازي بايد قادر به باز سازي داده‌هاي ذخيره شده با حداقل ميزان خطا و در حدود 1 قسمت در 12 10 باشد، كه ديسكهاي نوري به اين دقت رسيده‌اند. با ديسكهاي نوري به چگالي اطلاعات زيادي از يك لكه متمركز شده بسيار كوچك ليزر دست يافته‌اند. قطر لكه توسط رابطه (λF(π/4 نشان داده ميشود. با توجه به محدوديتهاي پراش حداقل قطر لكه نوري تشكيل شده در نقطه كانوني عدسي حدود NA2/λ است كه NA ديافراگم عددي عدسي است (NA = n sinθ كه n ضريب شكست فضاي جسم و θ = φ/s است، φ قطر عدسي و s فاصله جسم تا عدسي است). متقابلا چگالي اطلاعات از مرتبه 2(λ/NA) است.
14-3- ثبت كردن اطلاعات
فرآيند ثبت اطلاعات بستگي به اين دارد كه آيا قرار است اساسا ديسك به تعداد زيادي براي مشتريان بازار كپي برداري شود و يا براي ذخيره سازي مهيا ميشود. بيشتر ديسكها، به هر منظوري كه تهيه شوند، حاوي اطلاعات زيادي با كيفيت خوب هستند. لذا كپي كردن آنها نسبتا آسان و ارزان است.
14-4-مواد ثبت كننده
گودالها داراي ابعاد ميكرون است و از اين رو مواد ثبت كننده نيز بايد داراي توان تفكيك بالا باشند، و براي آنكه بتوان توان ليزري مورد نياز را به حداقل رسانيد بايد داراي حساسيت خيلي بالا باشند. ترجيحا مواد ثبت كننده بايد بتوانند ثبت زمان واقعي را بدست دهند و اجازه خواندن سريع اطلاعات ذخيره شده را نيز ممكن سازند. يعني بطور ايده‌آل فرآيندهاي مرحله‌اي بين نوشتن و خواندن وجود نداشته باشد. علاوه بر فوتورزيستها، فيلمهاي فلزي، مخصوصا آنهايي كه بر اساس آلياژ تلوريم ساخته شوند، داراي دقت خوب و حساسيت بالا هستند. در اين حالت تابش ليزر پالسي ايجاد گودال يا حفره در لايه نازك فلز مي‌كند، (از طريق ذوب يا برداشتن) و بازتاب لايه نازك را تغيير مي‌دهد. از آنجايي كه ايجاد حفره فرآيند حرارتي است، طول موج ليزر خيلي مهم نيست و از هر ليزري كه بتواند توان مورد نياز را بدست دهد براي نوشتن مي‌توان استفاده نمود.
14-5- خواندن داده‌ها از ديسكهاي نوري
باريكه ليزر، معمولا از يك ليزر ديود به دليل اندازه قابل ملاحظه‌اش از طريق زير لايه به لايه بازتاب كننده ديسك متمركز ميشود. عدسي متمركزكننده شبيه به يك عدسي شي است و براي جاروب كردن كل ديسك، با ليزر در سيستم قرائت در نرده‌اي زير ديسك نصب شده است. قسمتي از نور بازتاب شده، كه توسط ديسك مدوله شده است با همان عدسي گردآوري ميشود و بر روي آشكار ساز نوري هدايت ميشود. نور به شدت از نواحي كه گودال وجود ندارد (معمولا زمين خوانده ميشود) بازتاب ميشود و بطور وسيعي توسط گودالها پراكنده ميشود. بطوري كه خروجي آشكار ساز وقتي باريكه مسير را طي مي‌كند، تغيير مي‌يابد. براي مثال، در ذخيره به روش ديجيتال، تغيير در ميزان سيگنال بازتاب شده بيانگر انتقال از گودال به زمين و يا بالعكس است. در حقيقت اين انتقالات بكار مي‌روند تا يكها را بيان كنند، در حاليكه فاصله بين انتقالات گودالها و يا زمين بيانگر تعداد صفرها است.
14-6- مزيتهاي استفاده از نور بازتابي بجاي نور عبوري
استفاده از بازتاب به جاي نور عبوري چندين مزيت دارد. براي مثال از آنجايي كه فقط يك سطح ديسك مورد استفاده قرار مي‌گيرد ساختمان حركت آزاد سيستم ساده ميشود و تعداد قطعات نوري مورد نياز كاهش مي‌يابد. لايه نشاني محافظ نيز فقط بر روي يك طرفه لايه اطلاعات لازم است و ساختمان كنده كاري كم عمقتر از حالت عبوري است، اين دو نكته باعث توليد انبوه ديسك ميشود. نهايتا، سيستم كنترل خيلي ساده‌تر ساخته ميشود و لكه و خراشهاي سطح محافظ از لايه اطلاعات جدا مي‌شوند و از تمركز خارج مي‌شوند و بدين طريق اثر آن بر روي سيگنال باز خواني حذف ميشود.همچنين سيگنالهاي نوري از ديسك مورد نياز هستند تا ارتفاع عمودي سيستم قرائت را كنترل كنند، يعني مطمئن شويم كه باريكه ليزر به حالت متمركز شده بر روي لايه اطلاعات باقي مي‌ماند و همچنين اطمينان يابيم كه باريكه ليزر بطور دقيقي مسير مارپيچ ثبت اطلاعات را دنبال مي‌كند. كانوني كردن بايد با دقت حدود μm 1 بدست آيد و رديابي با دقت حدود μm1/0 بايد انجام شود. ارتعاشات ناخواسته و حركات نامتعارف ديسك بدين معني است كه سيستم كنترل بسيار دقيقتر براي حداقل خطا مورد نياز است. اين سيگنالها براي تمركز و رديابي به طرق مختلف بدست آمده است.
15- ديسكهاي نوري قابل پاك شدن
براي خيلي از كاربردها مانند حسابگري و به روز كردن اطلاعات تسهيلات پاك كردن و درباره نوشتن مفيد است. موادي كه مي‌توانند براي ديسكهاي نوري قابل پاك شدن مورد استفاده قرار گيرند شامل مواد مگنتو اپتيك، ترمو پلاستيكها و لايه‌هاي نازك چالكو جنايد براي ذخيره دائمي و مواد فوتو كروميك، فوتو فريك و فوتو كانداكتيو براي ذخيره سازي براي زمانهاي محدود بكار مي‌روند. براي مثال باريكه نويسنده ليزر ناحيه كوچكي از فيلم نازك از ماده فرومغناطيس را كه به صورت عمودي مغناطيس شده است (براي مثال Cd TbFe) گرم مي‌كند تا به دماي بالاي نقطه كوري آن مي‌رسد، و خاصيت مغناطيس دائمي خود را از دست مي‌دهد.
اگر ناحيه مجاز به سرد شدن در حضور ميدان خارجي كه در جهت غير موازي با مغناطيس شدن اوليه است باشد، آنگاه نواحي كه پلاريزاسيون را ذخيره كرده‌اند تشكيل مي‌يابند. خواندن در اين حالت معمولا با استفاده از اثر مگنتو - اپتيك كر (كه آن باريكه پلاريزه نور كه از سطح مغناطيس شده بازتاب ميشود داراي صفحه پلاريزاسيون است و به ميزاني كه بستگي به شدت مغناطيس شدن و جهت مغناطيس شدن دارد نسبت به جهت پرتوي نور، مي‌چرخد)، انجام مي‌گيرد. باريكه پلاريزه شده داراي چرخشهاي متناوب است، بسته به اينكه كدام قسمت فيلم برخورد مي‌كند و از آن بازتاب مي‌كند، مقدار چرخش فقط چند دهم درجه است و معمولا با روشهاي آشكار سازي حساس، از عبور نور بازتابي از يك تقسيم كننده پرتو پلاريزه كننده و مقايسه دو نور توليد شده بدست مي‌آيد.
پاك كردن و دوباره نوشتن به سادگي از گرم كردن لايه نازك روي ديسك تا دماي بالاتر از نقطه كوري و در حضور يك ميدان مغناطيسي خارجي به دقت هدايت شده انجام ميشود. بطور وضوح ليزري كه براي خواندن بكار مي‌رود بايد داراي توان به مراتب كمتر از توان ليزري كه براي نوشتن بكار مي‌رود، باشد تا از بين بردن داده‌هاي ذخيره شده جلوگيري شود. اخيرا توجه زيادي به ديسكهاي نوري قابل پاك كردن شده است و چندين سيستم چند لايه‌اي ارزيابي شده است. سيستمهاي ديسك نوري بطور رو به افزايشي در سيستمهاي ذخيره سازي انبوه مورد استفاده قرار مي‌گيرد. براي مثال، سيستم مگاداك، شامل 64 ديسك كه زمان دسترسي به هر يك از ديسكها حدود ms150 است و زمان ظاهر شدن هر ديسك 20 ثانيه است. ظرفيت چنين سيستمي در ناحيه 14 10- 12 10بيت است كه در مدت حدود چند ثانيه مي‌تواند دوباره بدست آيد.
16- CD – ROM ها
CD – ROM مخفف كلمات Only Memory Compact Disk Reas است. ديسكهاي فقط خواندني. اولين نمود سي . دي – رامها در بازار تجارت در سال 1985 بود.
سي . دي - رام ديسكي است دايره اي به قطر 120 ميلي متر وضخامت 2/1 ميلي متر 6. اما ظرفيت آنها براي درك ظرفيت يك سي . دي – رام و براي اينكه در ذهن مقايسه اي به وجود آيد توجه به توضيحات زير مفيد خواهد بود. يك فلاپي ديسك 5/3 اينچ ، داراي ظرقيت 720 كيلو بايت و 44/1 مگابايت است. گنجايش سخت ديسك كامپيوترها از 20 تا 400 مگابايت است. يك سي . دي – رام 550 مگابايت ظرفيت دارد 7. يعني 5/1 برابر هارد ديسك كامپيوتر. اين بدان معناست كه يك ديسك نوري، مي تواند يك دايره المعارف چند جلدي و يا يك واژه نامه با صدها هزار واژه را در خود جاي دهد. به عبارت ديگر، ظرفيت يك ديسك نوري 250 هزار صفحه كاغذ A4 است.
تعداد ژورنالهايي كه موضوع آنها سي. دي - رام است، تا نيمه اول سال 1992 شش عنوان 8 و تعداد كتب منتشر شده دراين موضوع 65 عنوان بوده است.
تعداد سي . دي – رامهاي منتشر شده در سال 1986، چهل و هشت عنوان و در سال 1992 دو هزار و دويست و دوازده عنوان 10 بوده است. البته اين آمار فقط مربوط به ديسكهاي علمي و فني است.
كمپاني بوكر (Bowker ) در سال 1989 مشهورترين كتابشناسيها و مجله شناسيهاي دنيا را بر روي ديسك نوري منتشر كرد. ديكشنري آكسفورد، Book Bank دائره المعارفGrolier Citaion Index , Humanities index, Abstract Reasers, Guid Science, و صدها كتاب و مجله ديگر هم اكنون بر روي ديسكهاي نوري منتشر شده است.
نكته قابل توجه اينكه بانكهاي اطلاعاتي نيز، تعدادي از فايلهاي خود را بر روي ديسك منتشر كرده اند. مثلأ هم اكنون پايگاههاي اطلاعاتي EIRC, NTIS , Medline و فايلهاي data, Agribusiness Import , Export و 000 بانك DIALOG بر روي سي . دي . رام موجود است.
استفاده از سي . دي – رام ، تنها به كامپيوتر "pc " و يك درايو ديسك نوري نياز دارد. برد ( Board ) درايو مربوط توسط فروشنده در اختيار مشتري گذاشته مي شود.
همان اطلاعاتي را كه از بانكهاي اطلاعاتي مي توان به دست آورد، از طريق سي . دي – رام قابل به دست آوردن است. ضمن اينكه اين اطلاعات، مي تواند شامل متن كامل مقالات و يا ثبت نو آوريها باشد و نياز به سفارش از خارج نيست. استفاده از سي . دي – رام از طريق منوهاي موجود در ديسك و به اصطلاح “Menu drive " صورت مي گیرد. و به كارگيري اين روش بسيار موثري از استفاده به وسيله دستورات بانك اطلاعاتي است.
مشتري زماني كه يك بار در سال، ديسكي را مشترك شد، ميداند كه براي چه مقدار اطلاعات در مدت معيني چه مقدار پول داده است.
جستجوگر سي . دي – رام ، تحت فشار مسئله اي به نام " سرعت " نيست. او مي تواند با حوصله و بدون عجله، موضوع را بررسي كرده، اشتباهات رامرتفع ساخته و دوباره جستجو را انجام دهد.
مزيت ديگر ديسكهاي نوري، استفاده از نقشه ها، جدولها، تصاوير و نمودارها است كه از طريق بانكهاي اطلاعاتي امكان پذير نيست.
مسئلهاي كه در مورد ديسكهاي نوري، يك كمبود به حساب مي آيد، مسئله روزآمد بودن آنهاست. اطلاعات موجود در بانكهاي اطلاعاتي دائما روزآمد ميشود. مثلأ در بانك اطلاعاتي DIALOG، چكيده پايان نامهها (Dissertation Abstracts ) هر ماه يك بار روزآمد مي شود؛ در صورتي كه بر روي ديسكهاي نوري هر سال يك بار. نمايه علوم انساني (Humanities Index ) هر هفته دو بار روزآمد مي شود؛ اما بر روي ديسكهاي نوري ، اين عمل به صورت فصلي انجام مي گيرد.
يك شبكه محلي ازسي . دي – رام، مي‌تواند در يك كتابخانه و يا مركز اسناد ايجاد شود. هم اكنون Polytechnic Leicester انگلستان چنين شبكهاي را بوجود آورده است.
آقاي ويلفرد لنكستر ( F.W. Lancaster ) در كتابش 15 با توجه به تكنولوژي جديد اطلاع رساني، درباره كتابخانه هاي بي كتاب صحبت مي‌كند و نظريات موافقان و مخالفان اين نظريه را بيان مي‌نمايد. آقاي ريموند كرويل Raymond Kerwei نويسنده و مخترع، از پايان عمر كتابها بحث مي كند. او مي نويسد: "در سيكل زندگي هر تكنولوژي هفت مرحله متمايز را مي توان تشخيص داد: 1 – مرحله قبل از بوجود آمدن؛ 2 – اختراع؛ 3 – توسعه؛ 4 – بلوغ؛ 5 – نمودهاي سقوط؛ 5 – نسخ؛ 7 – ترك.
او براي تاييد نظر خود مثالهايي آورده است. از جمله اينكه اختراع كاستهاي نوار ضبط صوت، باعث منسوخ و متروك شدن ديسكهاي صوتي گرامافون شد.
آقاي كرويل معتقد است كه با اختراع سي . دي – رام، عمر كتابها به سر آمده است و در آينده اي نه چندان دور كتابها منسوخ و متروك گرديده و ديسكهاي نوري جايگزين آنها مي شود.
آمار و ارقام ارائه شده درمورد ديسكهاي نوري بيان كننده رشد سريع اين تكنولوژي جديد اطلاعاتي و اطلاع رساني است. انتشار 6 عنوان مجله در مورد اين تكنولوژي جديد، همچنين بيانات آقاي ويلفردلنكستر و عقيده آقاي كرويل، نمايانگر تاثير زياد ديسكهاي نوري در دنياي اطلاعات و اطلاع رساني است. برخورد اولين امواج درياي سي . دي – رام با صخره هاي تكنولوژي اطلاعات به نسخ ميكروفيشها منجر شد. هم اكنون، كمپاني Bell & Howell خط توليد ميكروفيش خود را به توليد س . دي – رام تغيير داده است!
استراتژيستهاي اطلاع رساني و تعيين كنندگان خط مشي اطلاعاتي كشور، بايد در معادلات خود متغير سي . دي – رام را در جايگاه معلومات گذاشته و به وسيله آن پاره اي مجهولات را كشف نمايند. به وجود آوردن يك شبكه اطلاع رساني از طريق سي . دي – رامها مي تواند بخشي از نظام اطلاع رساني را تشكيل دهد]3 و 2[.
منابع
1.کلانتری، امین، دنیای داخل کامپیوتر، ماهنامه آموزشی، پژوهشی و اطلاع رسانی دانش، شماره 81، صفحات75-83، اسفندماه 1385.
2. نورتون، پیتر ، آموزش ساختار داخلی کامپیوترهای شخصی، انتشارات دانش، 1381.
3.عبدالحسین مصطفی، زود شناسی دستگاه کامپیوتر، انتشارات آواژه، 1379.
4. online: www.daneshnameh.roshd.ir
