ฮาร์ดดิสก์ ( Hard Disk ) เป็นอุปกรณ์ที่สามารถเก็บข้อมูลได้มาก และเก็บได้อย่างถาวรโดยไม่จำเป็นต้องมีไฟฟ้ามาหล่อเลี้ยงตลอดเวลาเหมือนหน่วยความจำแรม เมื่อปิดเครื่องข้อมูล ก็จะไม่สูญหายไปไหน จากคุณสมบัติเหล่านี้เองทำให้ฮาร์ดดิสก์ ถูกใช้เป็นไดรว์หลักในการเก็บระบบปฏิบัติการโปรแกรม และข้อมูลต่างๆ นอกจากนี้พื้นที่ของฮาร์ดดิสก์บางส่วนยังถูกจำลองเป็นแรมเสมือนหรือ Visual Memory อีกด้วย ซึ่งช่วยให้เครื่องทำงานได้เร็วขึ้น
ประเภทของฮาร์ดดิสก์

ปัจจุบันฮาร์ดดิสก์มีรูปแบบการเชื่อมต่ออยู่เพียง แบบ คือแบบ E-IDE และแบบ SCSI ซึ่งทั้งแบบมีประสิทธิภาพและการใช้งานที่แตกต่างกันดังนี้

ฮาร์ดดิสก์แบบ E-IDE

               ฮาร์ดดิสก์แบบ E-IDE ย่อมาจากคำว่า Enhanced Integrated Drive Electronics ที่ได้รับการพัฒนาต่อจากฮาร์ดดิสก์แบบ IDE (Integrated Drive Electronics ) ซึ่งเป็นแบบเดิมที่มีข้อจำกัดในเรื่องความจุคือ มีความจุเพียง 528 MB แต่ฮาร์ดดิสก์แบบ E-IDE สามารถจุข้อมูลได้มากถึงระดับ GB ขึ้นไป ซึ่งในปัจจุบันมีความจุสูงกว่า80GB แล้วส่วนช่องที่ใช้เชื่อมต่อแบบ E-IDE มีจำนวน 40 ขา โดยจะเชื่อมต่อเข้ากับสายสัญญาณหรือที่อาจจะเรียกว่าสายแพ ” เครื่องคอมพิวเตอร์แต่ละเครื่องจะสามารถต่อฮาร์ดดิสก์ได้ ตัว ฮาร์ดดิสก์แบบ E-IDE เป็นมาตรฐานทีนิยมใช้กันโดยทั่วไป เนื่องจากมีราคาถูกหาซื้อง่าย และมีการติดตั้งไม่ยุ่งยาก

ฮาร์ดิสก์แบบ SCSI

            ฮาร์ดดิสก์แบบ SCSI (Small Computer System Interface ) เป็นฮาร์ดดิสก์ที่มีจุดเด่นในเรื่องของความจุที่มีมากกว่าแบบ E-IDE และมีความเร็วในการส่งถ่ายข้อมูลสูงกว่านอกจากนี้ยั่งสามารถต่อพ่วงไดมากถึง7-15 ตัว ฮาร์ดิสก์แบบ SCSIเหมาะที่จะใช้สำหรับเครื่องประเภทเครื่องแม่ข่าย (Server ) มากกว่าเครื่องที่ใช้ตามบ้านเนื่องจากมีราคาแพงและการติดตั้งที่ยุ่งยากกว่า เพราะจะต้องมีการติดตั้งการ์ดควบคุมเพิ่มเติม โดยการติดตั้งจะต้องใช้สายสัญญาณแบบ50 ขา จะเห็นว่าสายสัญญาณของฮาร์ดดิสก์แบบ SCSI จะใหญ่กว่าแบบ E-IDE ที่มีเพียง40ขา

มาตรฐานของฮาร์ดดิสก์

เนื่องจากฮาร์ดดิสก์ได้ชื่อว่าเป็นอุปกรณ์ที่ทำงานช้าที่สุด เป็นคอขวดในการส่งถ่ายข้อมูล )ดังนั้นเครื่องคอมพิวเตอร์ที่มีฮาร์ดดิสก์ทำงานเร็วๆ ก็ยิ่งทำให้ความเร็วของเครื่องสูงขึ้นไปด้วย

มาตรฐานฮาร์ดดิสก์แบบ IDE

            ฮาร์ดดิสก์แบบ IDEเป็นมาตรฐานที่ไดรับความนิยมอย่างสูง แต่ก็ยังมีความจุของข้อมูลและความเร็วในการทำงานเทียบกับฮาร์ดดิสก์แบบ SCSI ไม่ได้ แต่ด้วยการพัฒนาที่รวดเร็วและต่อเนื่องกว่า จึงทำให้ฮาร์ดดิสก์แบบ IDE มีความจุและความเร็ว๘ยับเข้าใกล้ฮาร์ดดิสก์แบบ SCSI มากขึ้นทุกที

ฮาร์ดดิสก์แบบ IDE หรือ ATA

          การเชื่อมต่อแบบ IDE หรือ ATA นี้สามารถต่อกับฮาร์ดดิสก์ที่มีความจุไม่เกิน 528 MB ที่ใช้กันในเครื่องคอมพิวเตอร์รุ่น 486 ใช้การรับส่งข้อมูลในโหมดPIO ( Programmed Input/Output ) Mode 0 , 1 และ ไม่สามารถต่อกับอุปกรณ์อื่นๆได้ นอกจากฮาร์ดดิสก์เพียงอย่างเดียว

ฮาร์ดดิสก์แบบ IDE หรือ ATA-2

               เป็นการพัฒนาต่อจากมาตรฐาน IDE หรือ ATA ทำให้ความสามารถรับส่งข้อมูลได้เร็วขึ้น และสามารถเชื่อมต่อกับฮาร์ดดิสก์ ที่มีขนาดเกิน 528 MBได้ และพัฒนาให้สามารถเชื่อมต่อกับอุปกรณ์อื่นๆได้อีก การเชื่อมต่อแบบ E-IDE นี้จะใช้การส่งข้อมูลในโหมด PIO Mode 3 และ เริ่มใช้กับคอมพิวเตอร์ในรุ่นPentium เป็นต้นมา โดยมีความจุสูงสุดที่ผลิตคือ 3.2 GB โดยหลังจากนั้นจะผลิตเป็นแบบที่ใช้โหมดรับส่งข้อมูลแบบ UDMA ทั้งหมด

ฮาร์ดดิสก์แบบ UDMA/33,UDMA/66,UDMA/10

               เป็นการพัฒนาอย่างต่อเนื่องจาก E-IDE โดยเปลี่ยนมาใช้โหมดการรับส่งแบบ UDMA ( Ultra Direct Memory Access )ไม่ต้องรบกวนเวลาทำงานของซีพียู ทำให้การประมวลผลเร็วขึ้น การเชื่อมต่อแบบนี้มีการรับส่งข้อมูล สูงถึง33,66และ100MB ต่อวินาที โดยจะมีอัตราการถ่ายโอนสูงสุด ระหว่างหน่วยความจำบัพเฟอร์ของไดรว์กับระบบ ไม่ใช้ความเร็วของบไดรว์ในการถ่ายข้อมูล จากแพลตเตอร์ สายสัญญาณที่ใช้กับฮาร์ดดิสก์แบบ UDMA /33จะใช้สายสัญญาณแบบ40เส้น ตามแบบเดิม ส่วนฮาร์ดดิสก์แบบ UDMA/66หรือ UDMA/100 จะใช้กับสายสัญญาณแบบ80 เส้น

มาตรฐานฮาร์ดดิสก์แบบ SCSI

             ฮาร์ดดิสก์แบบ SCSI มีคุณสมบัติที่เหนื่อกว่าแบบ E-IDE มาก ไม่ว่าจะเป็นความเร็วในการถ่ายโอนข้อมูล (Bandwidth ) ที่ปัจจุบันมีความเร็วสูงถึง160 MB /s ขณะที่ฮาร์ดดิสก์แบบ E-IDE มีความเร็วเพียง100 MB/s รวมถึงความจุที่มากกว่าด้วย แต่ในปัจุบันนี้การพัฒนาของฮาร์ดดิสก์แบบ E-IDEเป็นไปอย่างรวดเร็วจนมีความเร็วและความจุใกล้เคียงกับ ฮาร์ดดิสก์แบบ SCSI

               จะเห็นว่าการเชื่อมต่อแบบSCSI มาตรฐานใหม่ๆ นี้จะมีความเร็วในการรับส่งข้อมูลที่สูงมากๆ การใช้การเชื่อมต่อแบบนี้ จะทำให้ประสิทธิภาพในการทำงานของเครื่องสูงขึ้นมาก แต่หระสิทธิภาพที่ดีต้องแลกด้วยราคาที่สูง อุปกรณ์แลการ์ดแบบ SCSI มีราคาที่ค่อนข้างสูง จึงไม่ค่อยเห็นกับการใช้งานในเครื่องคอมพิวเตอร์ทั่วๆไป จะเหมาะกับการใช้งานสำหรับงานที่ต้องการประสิทธิภาพสูงจริงๆ

โครงสร้างและการทำงานของฮาร์ดดิสก์

             ฮาร์ดดิสก์ จะมีลักษณะเป็นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้า ที่ทำจากวัสดุประเภทโลหะ ที่มีความแข็งแรง ทั้งนี้ก็เพื่อที่จะป้องกันไม่ให้ ชิ้นส่วนหรือกลไกภายในไมให้ได้รับความกระทบกระเทือนจากการหยิบจับกรือเคลื่อนย้าย ซึ่งถ้าเรามองจากภายนอกแล้วเราจะเห็น เพียงแผ่นโลหะเงาปิดอยู่ด้านบน ส่วนด้านล่างก็จะเป็นวงจรควบคุมการทำงาน

ส่วนประกอบของฮาร์ดดิสก์

กลไกการทำงานภายในของฮาร์ดดิสก์

ฮาร์ดดิสก์ประกอบไปด้วยส่วนประกอบมากมายซึ่งต่อกันด้วยระบบกลไกทางจักรกล ผิดกับส่วนประกอบอื่นๆที่มีแต่ชิปอิเล็กทรอนิกต่อกันบนแผ่นวงจรไฟฟ้า ฮาร์ดดิสก์ทำมาจากแผ่นจานเหล็กกลมๆที่เคลือบสารแม่เหล็ก ไว้สำหับเก็บข้อมูล ( platter ) ซ้อนกันหลายๆชั้น ขึ้นอยู่กับความจุ โดยจานแม่เหล็กนี้จะติดกับมอเตอร์ที่ทำหน้าที่หมุนแผ่นจานเหล็กนี้ โดยจะมีแขนที่มีหัวอ่านข้อมูล ติดอยู่ตรงปลาย (Actuator) ทำหน้าที่อ่านข้อมูลจากจานเหล็ก ที่หมุนอยู่ด้วยความเร็วคงที่ ซึ่งความเร็วที่ว่านี้เราจะเรียกว่า ความเร็วรอบ

1แขนของหัวอ่าน ( Actuator Arm ) ทำงานร่วมกับ Stepping Motor ในการหมุนแขนของหัวอ่านไปยังตำแหน่งที่เหมาะสม สำหรับการอ่านเขียนข้อมูล โดยมีคอนโทรลเลอร์ ( Controller ) ทำหน้าที่แปลคำสั่งที่มาจากคอมพิวเตอร์ จากนั้นก็เลื่อนหัวอ่านไปยังตำแหน่งที่ต้องการ เพื่ออ่านหรือเขียนข้อมูล และใช้หัวอ่านในการอ่านข้อมูล แต่ต่อมา Stepping Motor ได้ถูกแทนด้วย Voice Coil ที่สามารถทำงานได้เร็ว และแม่นยำกว่า Stepping Motor

2 . หัวอ่าน ( Head ) เป็นส่วนที่ใช้ในการอ่านเขียนข้อมูล มีขนาดเล็กและมีความซับซ้อน จึงมีราคาแพง ภายในหัวอ่านมีลักษณะเป็น ขดลวด โดยในการอ่านเขียนข้อมูลคอนโทรลเลอร์(Controller)จะนำคำสั่งที่ได้รับมาแปลงเป็นแรงดันไฟฟ้าแล้วป้อนเข้าสู่ขดลวดทำให้เกิดการเหนี่ยวนำทางแม่เหล็ก ไปเปลี่ยนโครงสร้างของสารแม่เหล็ก ที่ฉาบบนแผ่นดิสก์ จึงทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของข้อมูลขึ้น

3. แผ่นจานแม่เหล็ก ( Platters ) จะมีลักษณะเป็นจานเหล็กกลมๆ ที่เคลือบสารแม่เหล็กวางซ้อนกันหลายๆชั้น (ขึ้นอยู่กับความจุและสารแม่เหล็กที่ว่าจะถูกเหนี่ยวนำให้มีสภาวะเป็น และเพื่อจัดเก็บข้อมูล โดยจานแม่เหล็กนี้จะติดกับมอเตอร์ ที่ทำหน้าที่หมุน แผ่นจานเหล็กนี้ ปกติฮาร์ดดิสก์แต่ละตัวจะมีแผ่นดิสก์ประมาณ 1-4 แผ่นแต่ละแผ่นก็จะเก็บข้อมูลได้ทั้ง ด้าน

4. มอเตอร์หมุนจานแม่เหล็ก ( Spindle Moter ) เป็นมอเตอร์ที่ใช้หมุนของแผ่นแม่เหล็ก ซึ่งมีความสำคัญอย่างมากต่อความเร็วใน การหมุน ของฮาร์ดดิสก์ เพราะยิ่งมอเตอร์หมุนเร็วหัวอ่านก็จะเจอข้อมูลที่ต้องการเร็วขึ้น ซึ่งความเร็วที่ว่านี้จะวัดกันเป็นรอบต่อนาที ( Rovolution Per Minute หรือย่อว่า RPM ) ถ้าเป็นฮาร์ดดิสก์รุ่นเก่าจะหมุนด้วยความเร็วเพียง 3,600รอบต่อนาที ต่อมาพัฒนาเป็น7,200รอบต่อนาที และปัจจุบันหมุนได้เร็วถึง 10,000รอบต่อนาที การพัฒนาให้ฮาร์ดดิสก์หมุนเร็วจะได้ประสิทธิภาพสูงขึ้น

  5. เคส ( Case ) มีลักษณะเป็นกล่องสี่เหลี่ยม ใช้บรรจุกลไกต่างๆ ภายในแผ่นดิสก์เพื่อป้องกันความเสียหาย ที่เกิดจากการหยิบ จับ และป้องกันฝุ่นละออง

การเก็บข้อมูลของฮาร์ดดิสก์

                  แผ่นจานแม่เหล็กซึ่งฮาร์ดดิสก์ใช้เก็บข้อมูล หรือที่เราเรียกว่า” Platters” จะถูกแบ่งออกเป็นส่วนต่างๆโดย ใช้วิธีการแบ่งตามเส้นรอบวง เราเรียกแต่ละวงนี้ว่า ” Tracks ” ในแต่ละแทร็คจะถูกกั้นเป็นห้องๆ อีก เราเรียกว่า “Sector”ซึ่งจะเหมือนกันทุกแผ่น โดยแทร็คที่ตรงกันของทุกๆแผ่น ของ แพล็ตเตอร์จะถูกเรียกว่า ” Cylinders “

การวัดประสิทธิภาพของฮาร์ดดิสก์

ปัจจัยสำคัญที่วัดประสิทธิภาพของฮาร์ดดิสก์ ซึ่งแต่ละค่ามีรายละเอียดดังนี้

ความเร็วในการหมุนจานแม่เหล็ก ( Revolution )

           จานแม่เหล็กเป็นส่วนที่ใช้เก็บข้อมูลต่างๆ ซึ่งในการทำงานมันจะถูกหมุนด้วย ความเร็วที่คงที่ ที่วัดกันเป็นรอบต่อนาที (Rovolution Per Minute หรือย่อว่า RPM ) เช่น5400 rpm, 7200rpmและ10000 rpm เป็นต้น ยิ่งหมุนเร็วเท่าไหร่ ก็ยิ่งเจอข้อมูลที่ต้องการเร็วขึ้นเท่านั้น ดังนั้นความเร็วที่ว่านี้จึงเป็นตัวตัดสิน ว่าฮาร์ดดิสก์ตัวไหนทำงานเร็วหรือช้ากว่ากัน ฮาร์ดดิสก์แบบ E-DIE ที่มีหระสิทธิภาพสูงในปัจจุบันจะมีความเร็วของการหมุนจานแม่เหล็กอยู่ที่ 7,200รอบต่อวินาที ขณะที่ฮาร์ดดิสก์แบบ SCSI มีความเร็วสูงถึง 15,000รอบต่อวินาทีเลยทีเดียว

อัตราการถ่ายโอนข้อมูล ( Data Transfer Rate )

           ขนาดของข้อมูลที่ฮาร์ดดิสก์สามารถส่งไปยังหน่วยความจำได้ในหนึ่งวินาที มีหน่วยเป็น (MBps) เช่น 33 MBps , 66MBps , 100MBps เป็นต้น ฮาร์ดดิสก์ที่มีอัตราการถ่ายโอนข้อมูลสูงกว่าก็จะมีความเร็วในการส่งข้อมูลที่มากกว่า ในกรณีที่มีความเร็วในการหมุนจานแม่เหล็กเท่ากัน โดยฮาร์ดดิสก์แบบ E-DIE มีอัตราในการส่งผ่านข้อมูลสูงสุดอยู่ที่ 100MBps ในแบบ UDMA/100 ส่วน ฮาร์ดดิสก์แบบSCSI มีอัตราสูงสุดที่ 160 MBps ในแบบUltra 3 SCSI

ระยะเวลาในการเข้าถึงข้อมูล (Access Time )

            ระยะเวลาที่ฮาร์ดดิสก์ใช้ในการอ่านข้อมูลที่ต้องการ มีหน่วยเป็น(Millisecond : ms ) หรือหนึ่งในพันวินาที โดยฮาร์ดดิสก์ที่มีค่าของ Access Time ต่ำกว่าจะสามารถเข้าถึงจุดที่มีข้อมูลในฮาร์ดดิสก์ได้เร็วกว่า เช่น ฮาร์ดดิสก์มี Access Time 9 msจะเข้าถึงข้อมูลได้เร็วกว่าฮาร์ดิสก์ที่มีAccess Time10 ms เป็นต้น ฮาร์ดดิสก์ที่มีหระสิทธิภาพในปัจจุบันควรมีAccess Time 8.9 ms

หน่วยความจำบัฟเฟอร์ (Buffer )

           เป็นหน่วยความจำที่ใช้พักข้อมูลชั่วคราวก่อนจะถูกส่งให้กับแรม เพื่อให้ซีพียูนำไปประมวลผลต่อไป หรือพูดง่ายๆก็คือ ฮาร์ดดิสก์จะทำการอ่านข้อมูลและนำมาเก็บไว้ที่หน่วยความจำบัฟเฟอร์ เมื่อใดก็ตามที่ซีพียูต้องการข้อมูล เพิ่มเติมและพบว่าไม่มีอยู่ในแรมมันก็จะมาหาที่หน่วยความจำบัฟเฟอร์ได้เลย ไม่ต้องรอให้ฮาร์ดดิสก์อ่านข้อมูลใหม่ ซึ่งจะเสียเวลามาก ที่สำคัญคือเวลาที่ฮาร์ดดิสก์ใช้ในการอ่านข้อมูล เพื่อส่งไปยังหน่วยความจำจะช้ากว่าการอ่านจากหน่วยความจำบัฟเฟอร์โดยตรงมาก ดังนั้นการมีหน่วยความจำบัฟเฟอร์จะทำให้ฮาร์ดดิสก์ทำงานเร็วขึ้นมาก และยังทำให้ฮาร์ดดิสก์ไม่ต้องทำงานหนักเนื่องจากไม่ต้องอ่าน ข้อมูลบ่อยๆอีกด้วย

ฮาร์ดดิสก์แบบ E-IDE ในปัจจุบันจะมีบัฟเฟอร์ให้เลือก ขนาดคือ512KB และ2MBดังนั้นการเลือกฮาร์ดดิสก์ ที่มีหน่วยความจำบัฟเฟอร์ที่มีขนาดใหญ่ จะทำให้การทำงานเร็วขึ้นมาก 


ใส่ความเห็น

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / เปลี่ยนแปลง )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / เปลี่ยนแปลง )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / เปลี่ยนแปลง )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / เปลี่ยนแปลง )

Connecting to %s