مهندسی پزشکی

یکی از مهمترین دلایل پیشرفت علوم، کامپیوترها و حافظه‌هایشان بود. حافظه‌ها در دنیای امروزی به چند دسته تقسیم می‌شوند ولی شاید اولین چیزی که با شنیدن اسم حافظه‌ٔ کامپیوتر به ذهن‌تان می‌آید، هارد دیسک‌ها باشد. هارددیسک‌ها همان قطعاتی هستند که اعدادی مثل ۱۶۰ گیگابایت، ۲۵۰ گیگابایت و ۱ ترابایت به آنها نسبت داده می‌شوند، همان حافظهٔ کامپیوتر رومیزی یا لپ‌تاپ‌تان که سیستم‌عامل، موزیک‌ها،‌ بازی‌ها و فیلم‌هایتان را ذخیره کرده است.   آنچه که در زیر پنهان است:هارد درایو را به این دلیل HDD می‌گویند که خلاصه‌شدهٔ عبارت Hard Disk Drive یا گردانندهٔ دیسک سخت است. درون یک هارد درایو، چیزی به نام «پلاتر» وجود دارد که یک سطح مغناطیسی برای ضبط اطلاعات است و با سرعت بسیار زیادی به دور خود می‌چرخد. ابزاری دیگر هم به نام «هِد» در سراسر صفحهٔ مغناطیسی حرکت می‌کند و وظیفهٔ خواندن و نوشتن اطلاعات را برعهده دارد. عملکرد هارد از این نظر مشابه گرامافون است با این تفاوت مهم که در نوکِ هد، هرگز با صفحهٔ مغناطیسی تماس ندارد. هارد درایوها به طور معمول در اندازه های ۱.۸ اینچی، ۲.۵ و ۳.۵ اینچی تولید می‌شوند، اما ممکن است در اندازه‌های بزرگتر و کوچکتر از این هم دیده شوند. ۳.۵ اینچی‌ها در کامپیوتر‌های رومیزی به کار می‌روند و ۲.۵ اینچی‌ها مخصوص نوت‌بوک‌ها و نت‌بوک‌ها هستند. هاردهای ۱.۸ اینچی در iPod کلاسیک، مک‌بوک ایر (Mac Book Air) و برخی گجت‌های کوچک کاربرد دارند. این اعداد نشان دهندهٔ قطر پلاتر به کار رفته در هارد درایو هستند.یک درایو هرچه تعداد پلاترِ بیشتری داشته‌باشد، توانایی نگهداری حجم بیشتری از اطلاعات را خواهد داشت. اما در این میان هنوز برخی محدودیت‌ها در خصوص تعداد و حجم اطلاعات پلاترها وجود دارد. هارد درایوهای پرظرفیتی که در کامپیوترهای رومیزی مورد استفاده قرار می‌گیرند حداکثر می‌توانند تا ۴ پلاتر داشته باشند. بسیاری از مدل های ۳.۵ اینچی و برخی از ۲.۵ اینچی‌های ویژه، ۳ پلاتر دارند. اما اغلب ۲.۵ اینچی‌های لپ‌تاپ و تمام ۱.۸ اینچی‌های پرتابل به دو پلاتر محدود می شوند. ممکن است فکر کنید در هارد ۱ ترابایتی و یا هاردهای بزرگتر ۱.۵ و ۲ ترابایتی که توسط هیتاچی و سی‌گیت تولید شده‌اند، با توده‌ای از پلاترها مواجه ایم، اما تکنیک استفاده شده در این هاردها به PMR یا «ضبط مغناطیسی ستونی» مشهور است که امکان ضبط داده بر روی پلاترها را تا ۱۰ برابر افزایش می‌دهد. در این روش، اطلاعات به صورت عمودی (ستونی) بر روی پلاترها ضبط می‌شوند، در حالی که در گذشته به صورت افقی (سطری) این کار انجام می‌شده است. اما اطلاعاتی که به این صورت نگهداری می شوند، در برابر پاک شدن و آسیب‌دیدن بسیار حساس و شکننده هستند. برای درک بهتر به عکس بالا و ویدئوی جذاب زیر نگاهی بیاندازید. اعداد و حروف نوشته‌شده بر روی هارددیسک‌ها به چه معنایی است؟اگربه برچسبِ هارد دیسک‌ها دقت کرده باشید ممکن است به کلماتی از قبیل IDE، SATA و PATA برخورد کرده‌باشید و یا عباراتی مانند 5400RPM یا 7200RPM را مشاهده کرده باشید، یا اندازه های مختلفی چون ۳.۵ اینچ، ۲.۵ اینچ و ۱.۸ اینچ را در موردشان شنیده باشید. حسابی گیج کننده است؟ همه این اطلاعات چه معنی می توانند داشته باشند؟ عبارت RPM در هارد دیسک ها دقیقا مترادف با معنی آن در اتومبیل است؛ تعداد دور در دقیقه. این عدد در هارد دیسک‌ها بسیار مهم است، زیرا سرعتِ چرخش بالاتر به معنی سرعتِ خواندن و نوشتن بیشتر است. 7200RPM سرعت استاندارد هارد دیسک کامپیوترهای رومیزی است، اما مدل‌های ویژه ای با سرعت های 10000RPM و 15000RPM هم برای کاربردهای حرفه‌ای تولید می‌شوند. هارد لپ‌تاپ‌ها به علت اندازهٔ مصرف کمتر برق و فضای اشغال‌کردهٔ کمتر، عموماً 5400RPM سرعت دارند. اما می‌توانید مدل‌های 7200RPM را هم بیابید، ولی باید مقداری از شارژ لپ‌تاپ‌تان را فدای سرعت بیشتر هاردتان کنید. تعداد دور در دقیقه‌ (RPM) را شاید بتوان مهمترین عامل کارایی هارد دیسک دانست. وقتی هارد با سرعت بیشتری بچرخد، اطلاعات بیشتری در واحد زمان را می‌تواند بخواند یا بنویسد، این امر همچنین امکان دسترسی سریعتر به اطلاعات را فراهم می‌کند. در سرعت‌های بالا، هِد برای رسیدن به اطلاعات درست دچار وقفه نمی‌گردد و سریعا خود را به محل مناسب می‌رساند. زمان جستجوی هارد هم عبارت است از مدت زمان مورد نیاز که هارد، هد را به محلِ مناسب برای خواندن و نوشتن اطلاعات برساند. هاردهای باکیفیت و گران‌قیمت زمان جستجویی در حد ۲ میلی‌ثانیه دارند ولی برای هاردهای معمولی موجود در بازار، این زمان به ۹ میلی‌ثانیه می‌رسد. بافر هارد نشان دهندهٔ میزان اطلاعاتی است که قبل از استفاده، cache می شوند و هر چه میزان آن بیشتر باشد هارد با سرعت بالاتری به درخواست‌های سیستم پاسخ می‌دهد. هاردهای معمولِ موجود در بازار با بافرهای ۸، ۱۶ و ۳۲ مگابایتی ارائه می‌گردند، اما برخی هاردهایی با بافرهای بسیار بالا (حتی تا یک گیگابایت) را نیز می‌توان یافت. روش اتصال هارد دیسک‌هارابط‌های بسیاری برای اتصال هارد دیسک‌ها به مادربورد (Motherbord) وجود دارد، تا چند سال پیش، بیشتر هارد دیسک‌های موجود در بازار از تکنولوژی ATA «اتصال با تکنولوزی پیشرفته» استفاده می‌کردند، این اتصال شامل یک سوکت ۱۶ پین است که کنترل هارد دیسک را در اختیار مادربورد قرار می‌دهد. بعد از مدتی، ATA صاحب برادر دوقلویی به نام Parallel ATA شد. پس از آن ATA به دفعات، دچار بازبینی‌ها و ارتقاهای متعددی شد که امکان افزایش سرعت و حجم را در آنها ممکن می‌ساخت. یکی از این بازبینی‌ها و ارتقاها Ultra ATA نام داشت که امکان جابجایی اطلاعات را با سرعت ۱۳۳ مگابیت بر ثانیه مهیا می ساخت.اتصال ATA در میان عموم به IDE هم مشهور است، اما همان نام ATA (اتصال با تکنولوژی پیشرفته) توصیف دقیق‌تری برای این رابط است. اگر درون کامپیوترتان را نگاهی انداخته باشید ممکن است این نوع رابط را دیده باشید. تشخیص این رابط بسیار آسان است، کابل‌های نواری و عریضی که فضای زیادی را اشغال کرده‌اند، همان کابلهای ATA هستند.رابط دیگری که در هارد دیسک‌ها استفاده می‌شود، رابط SCSI (اسکازی) هستند که در زمان حکومت ATA/IDE، بیشتر برای مقاصد تجاری و یا سیستم‌های ویژه استفاده می‌شدند.هاردهای اسکازی سرعت بسیار بالایی داشتند و از حجم بسیاری بالایی می‌توانست پشتیبانی کند ولی قیمت بسیار بالای آنها باعث ‌شد که کمتر به کامپیوترهای رومیزی خانگی وارد شود؛ از طرفی رابط‌های ATA سرعت و حجم کمتری داشتند، و نیاز به تنظیمات Master/Slave داشتندتا اینکه با ظهور SATA بسیاری از این مشکل‌ها رفع شد. در چند سال اخیر استاندارد SATA برای هارد دیسک‌ها استفاده می‌شود که دنیایی کاملا متفاوت از ATA است. این رابط‌ها از اولین ابزارهایی بودند که به سرعت ۱.۵ گیگابیت بر ثانیه دست یافتند و هم اکنون با سرعت ۳ گیگابیت بر ثانیه کار می‌کنند. البته چیزی نمانده که به سرعت ۶ گیگابیت بر ثانیه هم دست پیدا کنند. این کابل‌ها نازک‌ترند و جای کمتری از کیس را اشغال می‌کنند، که این امر باعث مرتب‌تر بودن داخل کیس و گردش هوای بهتر در آن می‌شود. با استفاده از این استاندارد، دیگر نیازی به تنظیمات پیچیده و گیج‌کننده نیست و کار با آن بسیار راحت‌تر است. امروزه برخی از ابزارهای external هم از نوع خاصی از SATA با نام eSATA استفاده می‌کنند، حرف e  در eSata مخفف همان external یا بیرونی است که امکان استفاده از سرعت بالای SATA را بصورت پرتابل و بیرونی فراهم می‌کند. چیزی نمانده که eSATA هم به استانداردی شبیه USB و با سرعت بسیار بالاتر از آن تبدیل گردد. نکته:زمان جستجوی بالا، چیزی کاملا متفاوت با زمان انتقال بالا است. اولی نشان‌دهندهٔ مدت زمانی است که اطلاعات مورد نظر در هارد پیدا می‌شود و دومی نشان دهندهٔ مدت زمانی است که این اطلاعات به مقصد منتقل می‌گردند. اگر بخواهیم این موضوع را به شکل ساده توضیح دهیم، یک هارد با رابطِ کم سرعت و زمان جستجوی سریع برای جاهایی که تکه‌های کوچک اطلاعاتی را مرتبا جابجا می کنند، بهتر است و هاردی با رابط پرسرعت و زمان جستجوی کندتر بدرد کسانی می‌خورد که همیشه حجم بالایی از اطلاعات را انتقال می‌دهند. چرا هاردها می میرند؟به یاد دارید که گفتیم هِد در حالت عادی هیچ‌گاه سطح پلاتر هارد را لمس نمی‌کند؟ حال اگر هد با سطحِ پلاتر تماس پیدا کند عملی اتفاق می‌افتد که به آن «شکستگی هد» می‌گویند (ویدیو بالا را مشاهده کنید). به طور معمول، هد بر روی کیسهٔ کوچکی از هوا حرکت می‌کند، اما برخی ذرات ریز باعث می‌شوند هد بر روی دیسک کوبیده شود، این اتفاق در سرعت‌های چرخش بالاتر بیشتر اتفاق می‌افتد و تاثیر شدیدتری هم بر هِد و پلاتر می‌گذارد، زیرا ضربهٔ آن مانند این است که هِد، دفعات بیشتری بر سطح پلاتر کوبیده شود. قطعات ظریف مکانیکی با این اتفاقات سرانجام به پایان عمر خود و چیزی که معمولا با نام «میانگین عمر» شناخته می‌شود، می‌رسند. متاسفانه هنگامی که عمر درایو شما به پایان می‌رسد دیگر کاری جز خرید یک هارد جدید از دست‌تان بر نمی‌آید. مگر اینکه مشکل ایجاد شده برای هارد، شامل موارد گارانتی تولیدکننده باشد. و مهمترین چیزی که در مورد هارد دیسک باید بدانید، این است که از خرت و پرت هایتان حتما نسخه پشتیبان تهیه کنید، ممکن است هارد دیسک ها با هیبت و مقاوم به نظر بیایند، اما این به این معنی نیست که آنها هیچ نقطه ضعفی ندارند. منبع: نارنجی (با ویرایش و تغییرات توسط سیستم ایران)