ฮาร์ดดิสก์

ฮาร์ดดิสก์ชนิดต่างๆ

ฮาร์ดดิสก์ (อังกฤษ: hard disk) หรือ จานบันทึกแบบแข็ง (ศัพท์บัญญัติ) คือ อุปกรณ์คอมพิวเตอร์ที่บรรจุข้อมูลแบบไม่ลบเลือน มีลักษณะเป็นจานโลหะที่เคลือบด้วยสารแม่เหล็กซึ่งหมุนอย่างรวดเร็วเมื่อทำงาน การติดตั้งเข้ากับตัวคอมพิวเตอร์สามารถทำได้ผ่านการต่อเข้ากับมาเธอร์บอร์ด (motherboard) ที่มีอินเตอร์เฟซแบบขนาน (PATA) , แบบอนุกรม (SATA) และแบบเล็ก (SCSI) ทั้งยังสามารถต่อเข้าเครื่องจากภายนอกได้ผ่านทางสายยูเอสบี, สายไฟร์ไวร์ของบริษัท Apple ที่เป็นที่รู้จักน้อยกว่า รวมไปถึงอินเตอร์เฟซอนุกรมแบบต่อนอก (eSATA) ซึ่งทำให้การใช้ฮาร์ดดิสก์ทำได้สะดวกยิ่งขึ้นเมื่อไม่มีคอมพิวเตอร์ถาวรเป็นของตนเอง

ฮาร์ดดิสก์ SSD

โดยในปี 2008 ได้มีการพัฒนาเป็น Hybrid drive และ SSD

ประวัติ

ชิ้นส่วนภายใน ในปี 1997

ฮาร์ดดิสก์ที่มีกลไกแบบปัจจุบันถูกประดิษฐ์ขึ้นเมื่อ พ.ศ. 2499 โดยนักประดิษฐ์ยุคบุกเบิกแห่งบริษัทไอบีเอ็ม เรย์โนล์ด จอห์นสัน โดยมีความจุเริ่มแรกที่ 100kb มีขนาด 20 นิ้ว

ในปี ค.ศ. 1980 ฮาร์ดดิสก์เป็นสิ่งที่หายากและราคาแพงมาก แต่หลังจากนั้นฮาร์ดดิสก์กลายเป็นมาตรฐานของพีซีและราคาถูกลงมาก

สิ่งที่เปลี่ยนแปลงของฮาร์ดดิสก์จากปี 1980 ถึงปัจจุบัน

• ความจุเพิ่มขึ้น จาก 3.75mb เป็น 2tb (2048gb)
• ขนาดเล็กลงกว่าเดิมมาก
• ราคาต่อความจุถูกลงมาก
• ความเร็วเพิ่มขึ้น

ขนาดและความจุ

แนวโน้มในการเพิ่มขึ้นของการพัฒนาฮาร์ดดิสก์

ความจุของฮาร์ดดิสก์โดยทั่วไปในปัจจุบันนั้นมีตั้งแต่ 20 จิกะไบต์ ถึง 2 เทระไบต์

• ขนาดความหนา 8 inch: 9.5 นิ้ว×4.624 นิ้ว×14.25 นิ้ว (241.3 มิลลิเมตร×117.5 มิลลิเมตร×362 มิลลิเมตร)
• ขนาดความหนา 5.25 inch: 5.75 นิ้ว×1.63 นิ้ว×8 นิ้ว (146.1 มิลลิเมตร×41.4 มิลลิเมตร×203 มิลลิเมตร)

ขนาดฮาร์ดดิสในอดีต

รุ่นและขนาดฮาร์ดดิสตั้งแต่ 8″ 5.25″ 3.5″ 2.5″ 1.8″ และ 1″

ปัจจุบันภายในปี 2551 มีประเภทของฮาร์ดดิสก์ต่อไปนี้

• ขนาดความหนาขนาดความหนา 3.5 นิ้ว = 4 นิ้ว×1 นิ้ว×5.75 นิ้ว (101.6 มิลลิเมตร×25.4 มิลลิเมตร×146 มิลลิเมตร) = 376.77344cm³

เป็นฮาร์ดดิสก์ สำหรับคอมพิวเตอร์ตั้งโต๊ะ Desktop PC หรือคอมพิวเตอร์ขนาดใหญ่ Server ความเร็วในการหมุนจาน 10,000 7,200 5,400 RPM ตามลำดับ โดยมีความจุในปัจจุบันตั้งแต่ 80 GB ถึง 2 TB

• ขนาดความหนา 2.5 = 2.75 นิ้ว× 0.374–0.59 นิ้ว×3.945 นิ้ว (69.85 มิลลิเมตร×9.5–15 มิลลิเมตร×100 มิลลิเมตร) = 66.3575cm³-104.775cm³

นิ้วเป็นฮาร์ดดิสก์ สำหรับคอมพิวเตอร์พกพา Notebook , Laptop ,UMPC,Netbook, อุปกรณ์มัลติมีเดียพกพา ความเร็วในการหมุนจาน 5,400 RPM โดยมีความจุในปัจจุบันตั้งแต่ 60 GB ถึง 320 GB

• ขนาดความหนา1.8 นิ้ว: 54 มิลลิเมตร×8 มิลลิเมตร×71 มิลลิเมตร= 30.672cm³
• ขนาดความหนา1 นิ้ว: 42.8 มิลลิเมตร×5 มิลลิเมตร×36.4 มิลลิเมตร
• ขนาดความหนา0.85 นิ้ว: 24 มิลลิเมตร×5 มิลลิเมตร×32 มิลลิเมตร

ยิ่งมีความจุมาก ก็จะยิ่งทำให้การทำงานมีประสิทธิภาพมากขึ้น โดยความต้องการของตลาดในปัจจุบันที่ต้องการแหล่งเก็บข้อมูลที่มีความจุในปริมาณมาก มีความน่าเชื่อถือในด้านการรักษาความปลอดภัยของข้อมูล และไม่จำเป็นต้องต่อเข้ากับอุปกรณ์ที่ใหญ่กว่าอันใดอันหนึ่งได้นำไปสู่ฮาร์ดดิสก์รูปแบบใหม่ต่างๆ เช่นกลุ่มจานบันทึกข้อมูลอิสระประกอบจำนวนมากที่เรียกว่าเทคโนโลยี RAID รวมไปถึงฮาร์ดดิสก์ที่มีลักษณะเชื่อมต่อกันเป็นเครือข่าย เพื่อที่ผู้ใช้จะได้สามารถเข้าถึงข้อมูลในปริมาณมากได้ เช่นฮาร์ดแวร์ NAS network attached storage เป็นการนำฮาร์ดดิสก์มาทำเป็นเครื่อข่ายส่วนตัว และระบบ SAN storage area network เป็นการนำฮาร์ดดิสก์มาเป็นพื้นที่ส่วนกลางในการเก็บข้อมูล

หลักการทำงานของฮาร์ดดิสก์

ภายในฮาร์ดิสก์

• หลักการบันทึกข้อมูลลงบนฮาร์ดดิสก์ไม่ได้แตกต่างจากการบันทึกลงบนเทปคาสเซ็ทเลย เพราะทั้งคู่ต้องใช้สารบันทึกคือสารแม่เหล็กเหมือนกัน สารแม่เหล็กนี้สามารถลบหรือเขียนได้ใหม่อยู่ตลอดเวลา โดยเมื่อบันทึกหรือเขียนไปแล้ว มันสามารถจำรูปแบบเดิมได้เป็นเวลาหลายปี ความแตกต่างระหว่างเทปคาสเซ็ทกับฮาร์ดดิสก์มีดังนี้
  • สารแม่เหล็กในเทปคาสเซ็ท ถูกเคลือบอยู่บนแผ่นพลาสติกขนาดเล็ก เป็นแถบยาว แต่ในฮาร์ดดิสก์ สารแม่เหล็กนี้ จะถูกเคลือบอยู่บนแผ่นแก้ว หรือแผ่นอะลูมิเนียมที่มีความเรียบมากจนเหมือนกับกระจก
  • สำหรับเทปคาสเซ็ท ถ้าคุณต้องการเข้าถึงข้อมูลในบริเวณใดบริเวณหนึ่ง ก็จะต้องเลื่อนแผ่นเทปไปที่หัวอ่าน โดยการกรอเทป ซึ่งต้องใช้เวลาหลายนาที ถ้าเทปมีความยาวมาก แต่สำหรับฮาร์ดดิสก์ หัวอ่านสามารถเคลื่อนตัวไปหาตำแหน่งที่ต้องการในเกือบจะทันที
  • แผ่นเทปจะเคลื่อนที่ผ่านหัวอ่านเทปด้วยความเร็ว 2 นิ้วต่อวินาที (5.08 เซนติเมตรต่อวินาที) แต่สำหรับหัวอ่านของฮาร์ดดิสก์ จะวิ่งอยู่บนแผ่นบันทึกข้อมูล ที่ความเร็วในการหมุนถึง 30000 นิ้วต่อวินาที (ประมาณ 170 ไมล์ต่อชั่วโมง หรือ 270 กิโลเมตรต่อชั่วโมง)
  • ข้อมูลในฮาร์ดดิสก์เก็บอยู่ในรูปของโดเมนแม่เหล็ก ที่มีขนาดเล็กมากๆ เมื่อเทียบกับโดเมนของเทปแม่เหล็ก ขนาดของโดเมนนี้ยิ่งมีขนาดเล็กเท่าไร ความจุของฮาร์ดดิสก์จะยิ่งมีขนาดเพิ่มขึ้นเท่านั้น และสามารถเข้าถึงข้อมูลได้ในเวลาสั้น
• เครื่องคอมพิวเตอร์ตั้งโต๊ะปัจจุบันจะมีความจุของฮาร์ดดิสก์ประมาณ 600 GB ถึง 40 TB ข้อมูลที่เก็บลงในฮาร์ดดิสก์ เก็บอยู่ในรูปของไฟล์ ซึ่งประกอบด้วยข้อมูลที่เรียกว่า ไบต์ : ไบต์คือรหัส แอสกี้ ที่แสดงออกไปตัวอักษร รูปภาพ วีดีโอ และเสียง โดยที่ไบต์จำนวนมากมาย รวมกันเป็นคำสั่ง หรือโปรแกรมทางคอมพิวเตอร์ มีหัวอ่านของฮาร์ดดิสก์อ่านข้อมูลเหล่านี้ และนำข้อมูลออกมา ผ่านไปยังตัวประมวลผล เพื่อคำนวณและแปรผลต่อไป
• เราสามารถคิดประสิทธิภาพของฮาร์ดดิสก์ได้ 2 ทางคือ
  • อัตราการไหลของข้อมูล (Data rate) คือจำนวนไบต์ต่อวินาที ที่หัวอ่านของฮาร์ดดิสก์สามารถจะส่งไปให้กับซีพียูหรือตัวประมวลผล ซึ่งปกติมีอัตราประมาณ 5 ถึง 400 เมกะไบต์ต่อวินาที
  • เวลาค้นหา (Seek time) เวลาที่ข้อมูลถูกส่งไปให้กับซีพียู โดยปกติประมาณ 10 ถึง 20 มิลลิวินาที

การเก็บข้อมูล

การเก็บข้อมูลบนฮาร์ดดิสก์

ข้อมูลที่เก็บลงในฮาร์ดดิสก์จะอยู่บนเซกเตอร์และแทร็ก แทร็กเป็นรูปวงกลม ส่วนเซกเตอร์เป็นเสี้ยวหนึ่งของวงกลม อยู่ภายในแทร็กดังรูป แทร็กแสดงด้วยสีเหลือง ส่วนเซกเตอร์แสดงด้วยสีแดง ภายในเซกเตอร์จะมีจำนวนไบต์คงที่ ยกตัวอย่างเช่น 256 ถึง 512 ขึ้นอยู่กับว่าระบบปฏิบัติการของคอมพิวเตอร์จะจัดการแบ่งในลักษณะใด เซกเตอร์หลายๆ เซกเตอร์รวมกันเรียกว่า คลัสเตอร์ (Clusters) ขั้นตอน ฟอร์แมต ที่เรียกว่า การฟอร์แมตระดับต่ำ (Low -level format ) เป็นการสร้างแทร็กและเซกเตอร์ใหม่ ส่วนการฟอร์แมตระดับสูง (High-level format) ไม่ได้ไปยุ่งกับแทร็กหรือเซกเตอร์ แต่เป็นการเขียน FAT ซึ่งเป็นการเตรียมดิสก์เพื่อที่เก็บข้อมูลเท่านั้น

ดูเพิ่ม

• เอสเอสดี (Solid State Drive)
• แฟลชไดรฟ์ (Flash Dive)
• หน่วยความจุ
  • บิต
  • ไบต์
  • กิโลไบต์
  • เมกะไบต์
  • กิกะไบต์
  • เทราไบต์

แหล่งข้อมูลอื่น

ภาษาไทย

• http://www.rit.ac.th/homepage-sc/charud/naturemystery/sci2/harddisk/harddisk.htm
• http://web.ku.ac.th/schoolnet/snet1/hardware/hdisk.htm
• http://www.buycoms.com/upload/guide/Hdd/hdd.htm

ภาษาอังกฤษ

• The PC Guide: A Brief History of the Hard Disk Drive
• Binary versus Decimal
• Multi Disk System Tuning HOWTO
• Windows NT Server Resource Kit: Disk Management Basics (See section "About Disks and Disk Organization")
• Behold the God Box - Less's Law and future implications of massive cheap hard disk storage