Harddisk 

วันที่ 20 พฤศจิกายน 2551 16:29

Harddisk

ลักษณะส่วนประกอบHarddisk
แม้ Harddisk จะมีผู้ผลิตหลายราย แต่โดยรวม ส่วนประกอบสำคัญจะมีลักษณะเหมือนกันดังแสดงในรูปที่ 1

รูปที่ 1แสดงส่วนประกอบสำคัญของ Harddisk

ส่วนประกอบที่สำคัญมีดังต่อไปนี้

1. Platter หรือแผ่นจานเหล็กเคลือบสารแม่เหล็กรูปวงกลม มีหลายขนาดขึ้นอยู่กับขนาด Form Factor ขอ Harddisk แต่ที่เป็นมาตรฐานในปัจจุบันจะมีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 3.5 นิ้ว สำหรับ Harddisk ที่ใช้ใน PC แต่อาจมีขนาด 5.25 นิ้วอยู่บ้างแต่จำนวนน้อยลงแล้ว สำหรับขนาดที่ใช้ใน Notebok หรือ Laptop มักจะใช้ Harddisk ที่มีขนาด Platter 2.5 นิ้ว ในปัจจุบันได้มีการพัฒนา Harddisk ขนาดเล็กขึ้นมาที่เรียกว่า Micro Drive มีแผ่น Platter ขนาดเล็กมากเพียง 1 นิ้ว ใน Harddisk 1 ตัวมักจะมี Platter หลายแผ่นซ้อนกันอยู่โดยมีแกนหมุนยึดติดกัน มีมอเตอร์ขับให้หมุนไปด้วยกันจึงเป็นที่มาของชื่อที่เรียกว่า "Fixed Disk" แผ่น Platter สามารถใช้งานได้ทั้ง 2 หน้า แต่ละหน้า มีความจุที่แตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับสารแม่เหล็กที่ฉาบอยู่และการออกแบบของผู้ผลิต

รูปที่ 2.แสดง Platter ที่วางซ้อนกันอยู่ใน Harddisk

2. Spindle Motor เป็นอุปกรณ์ที่ทำหน้าที่หมุน Platter ด้วยความเร็วคงที่ค่าหนึ่ง เพื่อให้ผิวของ Platter เคลื่อนที่ผ่านหัวอ่านที่ทำหน้าที่อ่านข้อมูลที่บันทึกอยู่บนแผ่น Platter ความเร็วในการหมุนแผ่นนี้มีผลต่อความเร็วในการเข้าถึงข้อมูล (Access Time) และความเร็วในการอ่านข้อมูลด้วย โดยถ้ามีความเร็วสูงขึ้น เวลาที่ใช้ในการเข้าถึงข้อมูลก็จะน้อยลง และขณะเดียวกัน Platter ก็จะเคลื่อนที่ผ่านหัวอ่านได้เร็วขึ้น ทำให้อ่านข้อมูลได้ด้วยความเร็วที่มากขึ้นด้วย ความเร็วของ Spindle Motor ของ Harddisk แต่ละตัว มักจะปรากฎใน Spec ของ Harddisk ตัวนั้น เช่น 5,400 RPM

รูปที่ 3. แสดง Spindle Motor

3. Read/Write Head ทำหน้าที่อ่านข้อมูลที่บันทึกอยู่บน Platter ปัจจุบัน Read/Write Head ได้รับการพัฒนาไปมาก จากที่เป็นแบบ Ferite,Metal-in-Gap หรือ Thinfilm จนปัจจุบันนี้ Harddisk ส่วนใหญ่ที่มีคามจุมาก ๆ จะใช้เทคโนโลยีหัวอ่านที่เรียกว่า magnetoresistance (MR) , Giant Magnetoresistive (GMR) และ Colossal Magnetoresistive (CMR) จำนวนหัวอ่านใน Harddisk มักจะมีจำนวนเท่ากับจำนวนหน้าของ Platter เช่น ถ้ามี 3 Platters ก็จำมีหัวอ่าน 6 หัว Read/Write Head เป็นส่วนประกอบที่ค่อนข้างเสียง่าย อาจเกิดจากการที่ Harddisk ถูกกระทบอย่างแรง ทำให้ หัวอ่านที่ลอยอยู่บนผิว Platter ด้วยระยะห่างแค่ 0.5 Microinches เท่านั้น อาจเคลื่อนจากตำแหน่งเดิม ทำให้ไม่สามารถอ่านข้อมูลที่ถูกต้องได้

รูปที่ 4. แสดงลักษณะหัวอ่าน/เขียน

4. Head Arm and Actuator เป็นส่วนประกอบที่ทำหน้าที่เคลื่อนย้ายหัวอ่านเข้าออกตามแนวตัดกับ Track ของ Platter อุปกรณ์ชุดนี้ ประกอบด้วย แม่เหล็กแรงสูง ขดลวดทองแดง และ ก้านอลูมิเนียมที่ปลายด้านหนึ่งติดตั้งหัวอ่านอยู่ ขณะที่ทำงาน Controller จะทำหน้าที่ควบคุมให้ Head Arm เลื่อนหัวอ่านไปยังตำแหน่งที่ต้องการ

รูปที่ 5. แสดง Actuator และ Head Arm

5. Logic Board คือแผ่นวงจรอีเลคโทรนิคส์ ทำหน้าที่เป็นส่วนควบคุมการทำงานของ Harddisk ทั้งหมด และทำหน้าที่เป็นส่วนติดต่อกับ Mainboard ของคอมพิวเตอร์ ภายใน Logic Board มี Memmory อยู่จำนวนหนึ่งที่เรียกว่า Buffer Memory ใช้สำหรับเป็นที่พักข้อมูลที่โอนถ่ายระหว่า Harddisk และ Mainboard ส่วนของ Buffer Memmory นี้ ถ้ามีจำนวนมากจะช่วยให้การโอนถ่ายข้อมูลได้เร็วและมีประสิทธิภาพมากขึ้น

รูปที่ 6. แสดง Logic Board ของ Harddisk ชนิดหนึ่ง

ชนิดของ ฮาร์ดดิสก์ แบ่งตามการเชื่อมต่อ (อินเทอร์เฟซ)

1. แบบ IDE (Integrate Drive Electronics)

     ฮาร์ดดิสก์แบบ IDE เป็นอินเทอร์เฟซรุ่นเก่า ที่มีการเชื่อมต่อโดยใช้สายแพขนาด 40 เส้น โดยสายแพ 1 เส้นสามารถที่จะต่อฮาร์ดดิสก์ได้ 2 ตัว บนเมนบอร์ดนั้นจะมีขั้วต่อ IDE อยู่ 2 ขั้วด้วยกัน ทำให้สามารถพ่วงต่อฮาร์ดดิสก์ได้สูงสุด 4 ตัว มีความเร็วสูงสุดในการถ่ายโอนข้อมูลอยู่ที่ 8.3 เมกะไบต์/ วินาที สำหรับขนาดความจุก็ยังน้อยอีกด้วย เพียงแค่ 504MB เท่านั้นเอง

2. แบบ E-IDE (Enhanced Integrated Drive Electronics)

     ฮาร์ดดิสก์แบบ E-IDE พัฒนามาจากประเภท IDE ด้วยสายแพขนาด 80 เส้น ผ่านคอนเน็คเตอร์ 40 ขาเช่นเดียวกันกับ IDE ซึ่งช่วยเพิ่มศักยภาพ ในการทำงานให้มากขึ้น โดยฮาร์ดดิสก์ที่ทำงานแบบ E-IDE นั้นจะมีขนาดความจุที่สูงกว่า 504MB และความเร็วในการถ่ายโอนข้อมูลที่สูงขึ้น โดยสูงถึง 133 เมกะไบต์ต่อวินาทีเลยทีเดียว

วิธีการรับส่งข้อมูลของฮาร์ดดิสก์แบบ E-IDE ยังแบ่งออกเป็นหลาย ๆ แบบ ทั้งPIO และ DMA

     โหมด PIO (Programmed Input Output) เป็นการรับส่งข้อมูลโดยผ่านการประมวลผลของซีพียู คือรับข้อมูลจากฮาร์ดดิสก์ เข้ามายังซีพียู หรือส่งข้อมูลจากซีพียูไปยัง ฮาร์ดดิสก เห็นได้ชัดเลยว่าการทำงานนั้นมีความเกี่ยวข้องกับซีพียู ดังนั้นจึงไม่เหมาะในลักษณะงานที่ต้องการเข้าถึงข้อมูลในฮาร์ดดิสก์บ่อยครั้งหรือการทำงานหลายๆ งานพร้อมกันในเวลาเดียวที่เรียกว่า Multitasking environment ซึ่งการที่ต้องเข้าถึงข้อมูลในฮาร์ดดิสก์บ่อยครั้ง จะทำให้ความสามารถในการทำงานโดยรวมของระบบต่ำลง

     โหมด DMA (Direct Memory Access) จะอนุญาตให้อุปกรณ์ต่างๆ ส่งผ่านข้อมูลหรือติดต่อไปยังหน่วยความจำหลัก (RAM) ได้โดยตรงโดยไม่ต้องติดต่อไปที่ซีพียูก่อนเหมือนกระบวนการทำงานปกติ ประโยชน์ของการใช้ DMA ก็น่าจะเห็นได้ชัดเจน เพราะเมื่อซีพียูสามารถมุ่งมั่นกับงานของตนเองให้เสร็จโดยไม่ต้องพะวงว่าจะถูกสะกิดรบกวนจากฮาร์ดดิสก์ให้ช่วยทำงาน ก็สามารถทำให้ซีพียูจัดการงานได้รวดเร็วขึ้น ส่งผลให้ระบบโดยรวมมีความเร็วสูงขึ้นตามไปด้วย

3. แบบ SCSI (Small Computer System Interface)

    ฮาร์ดดิสก์แบบ SCSI (สะกัสซี่) เป็นฮาร์ดดิสก์ที่มีอินเทอร์เฟซที่แตกต่างจาก E-IDE โดยฮาร์ดดิสก์แบบ SCSI จะมีการ์ดสำหรับควบคุมการทำงาน โดยเฉพาะ ซึ่งเรียกว่า การ์ด SCSI สำหรับความสามารถของการ์ด SCSI นี้ สามารถที่จะควบคุมการทำงานของอุปกรณ์ที่มีการทำงานแบบ SCSI ได้ถึง 7 ชิ้นอุปกรณ์ด้วยกัน ผ่านสายแพรแบบ SCSI อัตราความเร็วในการถ่ายโอนข้อมูลของฮาร์ดดิสก์แบบ SCSI จะมีความเร็วสูงสุดถึง 320 เมกะไบต์/วินาที รวมถึงกำลังรอบในการหมุนของจานดิสก์อย่างต่ำก็หลักหมื่นโดยปัจจุบันแบ่งเป็น 10,000 และ 15,000 รอบต่อนาที ซึ่งมีความเร็วที่มากกว่าประเภท E-IDE อยู่เยอะ ส่งผลให้ราคานั้นย่อมที่จะแพงเป็นธรรมดา โดยส่วนใหญ่จะนำฮาร์ดดิสก์แบบ SCSI มาใช้กับงานด้านเครือข่าย (Server) เท่านั้น

     4. แบบ Serial ATA

    เป็นอินเทอร์เฟซที่กำลังได้รับความนิยมมากในปัจจุบัน และอีกไม่นานจะพลัดใบเข้าสู่ความเป็น Serial ATA II ซึ่งเมื่อการเชื่อมต่อในลักษณะParallel ATA หรือ E-IDE เริ่มเจอทางตันในเรื่องของความเร็วที่พัฒนาอย่างไรก็ไม่ทัน SCSI ซะที และอีกสาเหตุมาจากสายแพแบบ Parallel ATA เพื่อการส่งผ่านข้อมูลนั้นมีขนาดความกว้างถึง 2 นิ้ว และเป็นที่คุ้นเคยสำหรับผู้ใช้คอมพิวเตอร์ทั่วไป แต่ตอนนี้อินเทอร์เฟซแบบ Parallel ATA ก็เริ่มเจอทางตันแล้วเหมือนกัน เมื่ออัตราความเร็วในปัจจุบันทำได้สูงสุดเพียงระดับ 133 เมกะไบต์ต่อวินาทีเท่านั้น ด้วยเหตุนี้ ส่งผลให้บรรดาผู้ผลิตฮาร์ดดิสก์ต่างพากันหันมาให้ความสนใจเทคโนโลยีต่อเชื่อมรูปแบบแบบใหม่ที่เรียกว่า Serial ATA กันเป็นแถว โดยให้อัตราความเร็วในการถ่ายโอนข้อมูลขั้นแรกสูงสุดถึง 150 เมกะไบต์ต่อวินาที โดยเทคโนโลยี Serial ATA นี้ถูกพัฒนาขึ้นโดยกลุ่มผู้พัฒนา Serial ATA ซึ่งได้เผยข้อกำหนดคุณสมบัติสำหรับ Serial ATA 1.0 ขึ้น ด้วยคาดหวังว่าจะสามารถ ขยายช่องสัญญาณ (Bandwidth) ในการส่งผ่านข้อมูลได้เพิ่มขึ้นถึง 2-3 เท่า และยังรองรับข้อมูลได้มากยิ่งขึ้น ไม่เฉพาะฮาร์ดดิสก์เพียงเท่านั้นที่จะมีการเชื่อมต่อในรูปแบบนี้ แต่ยังรวมไปถึง อุปกรณ์ตัวอื่นๆ อย่าง CD-RW หรือ DVD อีกด้วย
และด้วยการพัฒนาของ Serial ATA นี้เอง ที่จะทำให้ลดปัญหาที่เกิดขึ้นระหว่างการส่งผ่านข้อมูลระหว่าง CPU ความเร็วสูงกับตัวฮาร์ดดิสก์ลงได้ โดยสามารถทำงานได้อย่างต่อเนื่องด้วยความเร็วของระบบที่เพิ่มมากขึ้น ด้วยเหตุนี้ Serial ATA จึงกลายเป็นความหวังใหม่ สำหรับการเพิ่มความเร็วในการถ่ายโอนข้อมูลของฮาร์ดไดรฟ์ (Hard Drive) ในอนาคต นอกจากนี้ Serial ATA ยังแตกต่างจากฮาร์ดไดรฟ์ที่ใช้อินเทอร์เฟซ Parallel ATA ซึ่งเป็นแบบขนานอย่างชัดเจน เพราะอินเทอร์เฟซ Serial ATA นี้ มีการกำหนดให้ฮาร์ดไดรฟ์ตัวไหนเป็น Master (ตัวหลัก) หรือ Slave (ตัวรอง) ผ่านช่องเชื่อมต่อบนเมนบอร์ดได้เลย ลดความยุ่งยากในการติดตั้งลงไปได้มาก อีกทั้งฮาร์ดดิสก์ประเภทนี้บางตัวยังรองรับการถอดสับเปลี่ยนโดยทันที (Hot Swap) ทำให้การเชื่อมต่อในลักษณะนี้กำลังได้รับความนิยมมากขึ้นเรื่อยๆในปัจจุบัน