หน่วยเก็บข้อมูล (Harddisk) คืออะไร ?

ฮาร์ดดิสก์

ฮาร์ดดิสก์ (hard disk) หรือ จานบันทึกแบบแข็ง คือ อุปกรณ์คอมพิวเตอร์ที่บรรจุข้อมูล แบบไม่ลบเลือน มีลักษณะเป็นจานโลหะที่เคลือบด้วยสารแม่เหล็กซึ่งหมุนอย่างรวดเร็วเมื่อทำงาน การติดตั้งเข้ากับตัวคอมพิวเตอร์สามารถทำได้ผ่านการต่อเข้ากับมาเธอร์บอร์ด (motherboard) ที่มีอินเตอร์เฟซแบบขนาน (PATA) , แบบอนุกรม (SATA) และแบบเล็ก (SCSI) ทั้งยังสามารถต่อเข้าเครื่องจากภายนอกได้ผ่านทางสายยูเอสบี, สายไฟร์ไวร์ของบริษัท Apple ที่เป็นที่รู้จักน้อยกว่า รวมไปถึงอินเตอร์เฟซอนุกรมแบบต่อนอก (eSATA) ซึ่งทำให้การใช้ฮาร์ดดิสก์ทำได้สะดวกยิ่งขึ้นเมื่อไม่มีคอมพิวเตอร์ถาวรเป็น ของตนเอง

ประวัติ

ฮาร์ดดิสก์ที่มีกลไกแบบปัจจุบันถูกประดิษฐ์ขึ้นเมื่อ พ.ศ. 2499 (1956) โดยนักประดิษฐ์ยุคบุกเบิกแห่งบริษัทไอบีเอ็ม เรย์โนล์ด จอห์นสัน ซึ่งในขณะนั้น ฮาร์ดดิสก์มีขนาดค่อนข้างใหญ่ มีเส้นผ่าศูนย์กลางถึง 20 นิ้ว มีความจุเพียงระดับเมกะไบต์เท่านั้น โดยใช้หน่วยการเปรียบเทียบเป็น บระดับจิกะไบต์ในปัจจุบัน ซึ่ง 1,024MB = 1GB ในตอนแรกใช้ชื่อเรียกว่า ฟิกส์ดิสก์ fixed disk หรือจานบันทึกที่ติดอยู่กับที่ ในบริษัท IBM เรียกว่า วินเชสเตอร์ส Winchesters

ต่อมาภายหลังจึงเรียกว่า ฮาร์ดดิสก์ จานบันทึกแบบแข็ง  เพื่อจำแนกประเภทออกจาก ฟลอปปี้ดิสก์ จานบันทึกแบบอ่อน ตั้งแต่เข้าสู่ช่วงคริสต์ศตวรรษที่ 21 เป็นต้นมา ฮาร์ดดิสก์สามารถพบได้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทั่วไป ไม่เฉพาะภายในคอมพิวเตอร์ทุกเครื่องเท่านั้น แต่ยังรวมไปถึงอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อื่นๆ อีกด้วย เช่น เครื่องเล่นเอ็ม พีทรี, เครื่องบัน ทึกภาพดิจิทัล, กล้องถ่ายรูป, คอมพิวเตอร์ขนาด พกพา PDA จนกระทั่งภายใน โทรศัพท์มือถือ บางรุ่นตั้งแต่ภายในปี พ.ศ. 2548 เป็นต้นมาเช่นยี่ห้อ (โนเกีย และ ซัมซุง สองบริษัทผู้ผลิตโทรศัพท์มือถือรายแรกที่จำหน่ายโทรศัพท์มือถือที่มี ฮาร์ดดิสก์

ขนาด และความจุ

ความจุของฮาร์ดดิสก์โดยทั่วไปในปัจจุบันนั้นมีตั้งแต่ 20 จิกะไบต์ ถึง 4 เทระไบต์

• ขนาดความหนา 8 inch: 9.5 นิ้ว x 4.624 นิ้ว x 14.25 นิ้ว (241.3 มิลลิเมตร x 117.5 มิลลิเมตร x 362 มิลลิเมตร)
• ขนาดความหนา 5.25 inch: 5.75 นิ้ว x 1.63 นิ้วx8 นิ้ว (146.1 มิลลิเมตร x 41.4 มิลลิเมตรx203 มิลลิเมตร)

ปัจจุบันภายในปี 2555 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 4 TB

• ขนาดความหนา 2.5 = 2.75 นิ้ว x 0.374–0.59 นิ้ว x 3.945 นิ้ว (69.85 มิลลิเมตร x 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 2 TB

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

ยิ่งมีความจุมาก ก็จะยิ่งทำให้การทำงานมีประสิทธิภาพมากขึ้น โดยความต้องการของตลาดในปัจจุบันที่ต้องการแหล่งเก็บข้อมูลที่มีความจุใน ปริมาณมาก มีความน่าเชื่อถือในด้านการรักษาความปลอดภัยของข้อมูล และไม่จำเป็นต้องต่อเข้ากับอุปกรณ์ที่ใหญ่กว่าอันใดอันหนึ่งได้นำไปสู่ ฮาร์ดดิสก์รูปแบบใหม่ต่างๆ เช่นกลุ่มจานบันทึกข้อมูลอิสระประกอบจำนวนมากที่เรียกว่าเทคโนโลยี RAID รวมไปถึงฮาร์ดดิสก์ที่มีลักษณะเชื่อมต่อกันเป็นเครือข่าย เพื่อที่ผู้ใช้จะได้สามารถเข้าถึงข้อมูลในปริมาณมากได้ เช่นฮาร์ดแวร์ NAS network attached storage เป็นการนำฮาร์ดดิสก์มาทำเป็นเครื่อข่ายส่วนตัว และระบบ 

หลักการทำงานของฮาร์ดดิสก์

• หลักการบันทึกข้อมูลลงบนฮาร์ดดิสก์ไม่ได้แตกต่างจากการบันทึกลงบนเทปคาส เซ็ทเลย 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 3000 นิ้วต่อวินาที (ประมาณ 170 ไมล์ต่อชั่วโมง หรือ 270 กิโลเมตรต่อชั่วโมง)
  • ข้อมูลในฮาร์ดดิสก์เก็บอยู่ในรูปของโดเมนแม่เหล็ก ที่มีขนาดเล็กมากๆ เมื่อเทียบกับโดเมนของเทปแม่เหล็ก ขนาดของโดเมนนี้ยิ่งมีขนาดเล็กเท่าไร ความจุของฮาร์ดดิสก์จะยิ่งมีขนาดเพิ่มขึ้นเท่านั้น และสามารถเข้าถึงข้อมูลได้ในเวลาสั้น
• เครื่องคอมพิวเตอร์ตั้งโต๊ะปัจจุบันจะมีความจุของฮาร์ดดิสก์ประมาณ 60 GB ถึง 4 TB ข้อมูลที่เก็บลงในฮาร์ดดิสก์ เก็บอยู่ในรูปของไฟล์ ซึ่งประกอบด้วยข้อมูลที่เรียกว่า ไบต์ : ไบต์ คือรหัส แอสกี้ ที่แสดงออกไปตัวอักษร รูปภาพ วีดีโอ และเสียง โดยที่ไบต์จำนวนมากมาย รวมกันเป็นคำสั่ง หรือโปรแกรมทางคอมพิวเตอร์ มีหัวอ่านของฮาร์ดดิสก์อ่านข้อมูลเหล่านี้ และนำข้อมูลออกมา ผ่านไปยังตัวประมวลผล เพื่อคำนวณและแปรผลต่อไป
• เราสามารถคิดประสิทธิภาพของฮาร์ดดิสก์ได้ 2 ทางคือ
• อัตราการไหลของข้อมูล (Data rate) คือจำนวนไบต์ต่อวินาที ที่หัวอ่านของฮาร์ดดิสก์สามารถจะส่งไปให้กับซีพียูหรือตัวประมวลผล ซึ่งปกติมีอัตราประมาณ 5 ถึง 40 เมกะไบต์ต่อวินาที

การเก็บข้อมูล

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