บทที่ 5 ฮาร์ดิสก์

บทที่ 5 ฮาร์ดิสก์

บทที่ 5

ฮาร์ดดิสก์

            ฮาร์ดดิสก์ (อังกฤษ: hard disk drive) หรือ จานบันทึกแบบแข็ง (ศัพท์บัญญัติ) คือ อุปกรณ์คอมพิวเตอร์ที่บรรจุข้อมูลแบบไม่ลบเลือน มีลักษณะเป็นจานโลหะที่เคลือบด้วยสารแม่เหล็กซึ่งหมุนอย่างรวดเร็วเมื่อทำงาน การติดตั้งเข้ากับตัวคอมพิวเตอร์สามารถทำได้ผ่านการต่อเข้ากับแผงวงจรหลัก (motherboard) ที่มีอินเตอร์เฟซแบบขนาน (PATA) , แบบอนุกรม (SATA) และแบบเล็ก (SCSI) ทั้งยังสามารถต่อเข้าเครื่องจากภายนอกได้ผ่านทางสายยูเอสบี, สายไฟร์ไวร์ รวมไปถึงอินเตอร์เฟซอนุกรมแบบต่อนอก (eSATA) ซึ่งทำให้การใช้ฮาร์ดดิสก์ทำได้สะดวกยิ่งขึ้นเมื่อไม่มีคอมพิวเตอร์ถาวรเป็นของตนเอง

หลักการทำงานของฮาร์ดดิสก์

        ฮาร์ดดิสก์ถูกสร้างขึ้นในปี ค.ศ. 1950 ตอนนั้น มีขนาดค่อนข้างใหญ่ มีเส้นผ่าศูนย์กลางถึง 20 นิ้ว มีความจุระดับเพียงเมกะไบต์เท่านั้น ( 1 เมกะไบต์ เท่ากับ 1,000,000 ไบต์) ตอนแรกใช้ชื่อว่า ฟิกส์ดิสก์ (Fixed disks) หรือ วินเชสเตอร์ (Winchesters) เป็นชื่อที่บริษัท IBM เรียกผลิตภัณฑ์คอมพิวเตอร์ของพวกเขา ภายหลังจึงเรียกว่า ฮาร์ดดิสก์ (Hard disk) เพื่อให้มีความแตกต่างจากฟลอปปี้ดิสก์( Floppy disk) ภายในฮารด์ดิสก์ มีส่วนประกอบที่สำคัญที่สุด คือ จานกลมแข็ง ซึ่งฉาบไว้ด้วยสารแม่เหล็ก

หลักการบันทึกข้อมูลลงบนฮาร์ดดิสก์ไม่ได้แตกต่างจากการบันทึกลงบนเทปคาสเซ็ทเลย เพราะทั้งคู่ต้องใช้สารบันทึกคือสารแม่เหล็กเหมือนกัน สารแม่เหล็กนี้สามารถลบหรือเขียนได้ใหม่อยู่ตลอดเวลา โดยเมื่อบันทึกหรือเขียนไปแล้ว มันสามารถจำรูปแบบเดิมได้เป็นเวลาหลายปี  

มีความแตกต่างระหว่างเทปคาสเซ็ทกับฮาร์ดดิสก์ดังนี

          ้ - สารแม่เหล็กในเทปคาสเซ็ท ถูกเคลือบอยู่บนแผ่นพลาสติกขนาดเล็ก เป็นแถบยาว แต่ในฮาร์ดดิสก์ สารแม่เหล็กนี้ จะถูกเคลือบอยู่บนแผ่นแก้ว หรือแผ่นอลูมิเนียมที่มีความเรียบมากจนเหมือนกับกระจก 

           - สำหรับเทปคาสเซ็ท ถ้าคุณต้องการเข้าถึงข้อมูลในบริเวณใดบริเวณหนึ่ง ก็จะต้องเลื่อนแผ่นเทปไปที่หัวอ่าน โดยการกรอเทป ซึ่งต้องใช้เวลาหลายนาที ถ้าเทปมีความยาวมาก แต่สำหรับฮาร์ดดิสก์ หัวอ่านสามารถเคลื่อนตัวไปหาตำแหน่งที่ต้องการในเกือบจะทันที 

            - แผ่นเทปจะเคลื่อนที่ผ่านหัวอ่านเทปด้วยความเร็ว 2 นิ้วต่อวินาที (5.00 เซนติเมตรต่อวินาที) แต่สำหรับหัวอ่านของฮาร์ดดิสก์ จะวิ่งอยู่บนแผ่นบันทึกข้อมูล ที่ความเร็วในการหมุนถึง 3000 นิ้วต่อวินาที (ประมาณ 170 ไมล์ต่อชั่วโมง หรือ 270 กิโลเมตรต่อชั่วโมง) 

            - ข้อมูลในฮาร์ดดิสก์เก็บอยู่ในรูปของโดเมนแม่เหล็ก ที่มีขนาดเล็กมากๆ เมื่อเทียบกับโดเมนของเทปแม่เหล็ก ขนาดของโดเมนนี้ยิ่งมีขนาดเล็กเท่าไร ความจุของฮาร์ดดิสก์จะยิ่งมีขนาดเพิ่มขึ้นเท่านั้น และสามารถเข้าถึงข้อมูลได้ในเวลาสั้น

         เครื่องคอมพิวเตอร์ตั้งโต๊ะปัจจุบันจะมีความจุของฮาร์ดดิสก์ประมาณ 10 ถึง 40 กิกะไบต์ ( 1 กิกะไบต์ = 1000 เมกะไบต์) 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 40 เมกะไบต์ต่อวินาที 

            - เวลาค้นหา (Seek time) เวลาที่ข้อมูลถูกส่งไปให้กับซีพียู โดยปกติประมาณ 10 ถึง 20 มิลลิวินาที

         ภายในฮาร์ดดิสก์ วิธีดีที่สุดในการรู้จักฮาร์ดดิสก์ คือแกะออกมาดูภายในกัน ภาพล่างนี้เป็นฮาร์ดดิสก์ที่เรานำมาใช้กันอยู่

          

กล่องอลูมิเนียมผนึกไว้เป็นอย่างดี โดยมีแผงวงจรอิเล็กทรอนิกส์ติดไว้อยู่ที่ด้านหนึ่งของฮาร์ดดิสก์โดยแผงวงจรควบคุมนี้ จะควบคุมมอเตอร์ให้หมุน และอ่านหรือเขียนข้อมูลจากฮาร์ดดิสก์

          

ใต้แผ่นควบคุม หรือแผงวงจรอิเล็กทรอนิกส์ จะเป็นมอเตอร์ที่ใช้ในการหมุนแผ่นจานภายใน และมีตัวกรองอากาศที่ละเอียด และมีรูอากาศที่เล็กมาก แต่ต้องไม่ให้ตัน เพื่อให้ความดันอากาศภายนอกกับภายในฮาร์ดดิสก์ต้องเท่ากัน

แกะฝาครอบออกมาจะเห็นอุปกรณ์ภายใน ที่แสนจะธรรมดา แต่ว่ามีความเที่ยงตรงสูงมากๆ

ในรูปนี้คุณจะเห็น - แผ่นจานแม่เหล็กที่สามารถหมุนได้ 3600 หรือ 7200 รอบต่อนาที ช่องว่างภายในมีขนาดเล็กมาก และ บนแผ่นมีความเรียบมาก เหมือนแผ่นกระจก - จะมีหัวอ่านอยู่ที่ปลายแขน ซึ่งสามารถควบคุมด้วยกลไก ที่อยู่มุมบนซ้าย ตำแหน่งของหัวอ่านสามารถเปลี่ยนได้ จากจุดศูนย์กลางของแผ่นจนถึงขอบแผ่น การเคลื่อนที่เป็นไปได้อย่างรวดเร็วและนิ่มนวลมาก ใน 1 วินาที สามารถเคลื่อนที่กลับไปมาได้ ถึง 50 ครั้ง ช่างน่าอัศจรรย์ล้ำลึกจริงๆ

เพื่อจะเพิ่มความจุของฮาร์ดดิสก์ให้มากขึ้น ให้วางแผ่นแม่เหล็กซ้อนกันหลายๆชั้น ในรูปเป็นแผ่นแม่เหล็ก 3 แผ่น มีหัวอ่านเขียน 6 หัว

กลไกที่ใช้การหมุนแขนบนตัวฮาร์ดดิสก์ มีความเร็วและความเที่ยงตรงสูงมาก จึงต้องใช้ลิเนียร์มอเตอร์ ที่ออกแบบมาเป็นพิเศษ

ภายในมีส่วนประกอบที่สำคัญมากคือ คอยส์เสียง หรือ (Voice coil) ซึ่งเป็นคอยส์ที่อยู่ในลำโพงทั่วไป

          การเก็บข้อมูล 

             ข้อมูลที่เก็บลงบนแผ่นเรียกว่า เซกเตอร์ หรือแทรคส์ แทคส์เป็นรูปวงกลม ส่วนเซกเตอร์เป็นรูปเสี้ยวหนึ่งของวงกลม อยู่ภายในแทคส์ดังรูป

          แทคส์แสดงด้วยสีเหลือง ส่วนเซคเตอร์แสดงด้วยสีน้ำเงิน ภายในเซคเตอร์จะมีจำนวนไบต์คงที่ ยกตัวอย่างเช่น 256 ถึง 512 ขึ้นอยู่กับว่าระบบปฏิบัติการของคอมพิวเตอร์จะจัดการแบ่งในลักษณะใด เซคเตอร์หลายๆ เซคเตอร์รวมกันเรียกว่า คลัสเตอร์ (Clusters) ขั้นตอน ฟอร์แมต ที่เรียกว่า การฟอร์แมตระดับต่ำ (Low -level format ) เป็นการสร้างแทคส์และเซคเตอร์ใหม่ ส่วนการฟอร์แมตระดับสูง (High-level format) ไม่ได้ไปยุ่งกับแทคส์หรือเซคเตอร์ แต่เป็นการเขียน FAT ซึ่งเป็นการเตรียมดิสก์เพื่อที่เก็บข้อมูลเท่านั้น

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
สาเหตุที่ทำให้ฮาร์ดดิสก์เสีย
ก่อนอื่น เรามาดูกันดีกว่าว่าสาเหตุใด ทำไมฮาร์ดดิสก์จึงเสีย ซึ่งมีหลายๆ สาเหตุด้วยกัน ดังนี้
1. เกิดจากตัวฮาร์ดดิสก์เอง ซึ่งอาจมีสาเหตุมาจากขั้นตอนการผลิต กรณีนี้จะเกิดกับคนที่มีโชคในการซื้อของ เพราะจะได้ใช้ใช้สิทธิ์การประกันสินค้า
2. ฮาร์ดดิสก์หมดอายุใช้งาน พบในกรณีที่ฮาร์ดดิส์ที่มีอายุการใช้งานมานานเกิน 3 ปีขึ้นไป
3. เกิดการการหมดสภาพใช้งาน เนื่องจากมีการใช้งานหนักจนระบบกลไกหมดสภาพใช้งาน
4. เกิดจากอุบัติเหตุ เช่น เสียเนื่องจากเกิดปัญหาไฟฟ้ากระชาก เป็นต้น
5. ฮาร์ดดิกส์ถูกขโมย (จะถูกขโมยไปพร้อมเครื่องคอมพิวเตอร์ หรือขโมยเฉพาะฮาร์ดดิสก์อย่างเดียวก็ได้)
6. เกิดจาก "ยูสเซอร์" เองนั้นแหละ ที่ใช้งานไม่ถูกต้อง เช่น เครื่องยังชัทดาวน์ไม่เสร็จก็ถอดปลั๊ก หรือใช้การชัทด่วนแทนการชัทดาวน์บ่อยๆ

วิธีการป้องกันปัญหา
สำหรับวิธีการป้องกันปัญหา ทั้ง 6 ข้อที่กล่าวมานั้น มีดังนี้
- กรณีที่ 1 นั้น การป้องกันในระดับยูสเซอร์เองนั้นอาจทำได้ยาก เนื่องจากเราไม่สามารถทราบได้ว่าฮาร์ดดิสก์นั้น ถูกผลิตมาอย่างไร มีคุณภาพแค่ไหน คงต้องอาศัยโชคของใครของมันกันเอง ขอให้โชคดีครับท่าน
- กรณีที่ 2-3 นั้น การป้องกันทำได้ง่ายมาก คือทำการเปลี่ยนฮาร์ดดิสก์ตัวใหม่แทนตัวเก่า แต่ที่ยากคือจะเอาเงินมากจากไหนแค่นั้นเอง (อันนี้ก็ตัวใครตัวมันครับ)
- กรณีที่ 4 นั้นอาจใช้วิธีการต่อผ่าน UPS อาจช่วยได้ในกรณีที่ใช้งาน UPS ที่มีคุณภาพ UPS ประเภทแถมมาพร้อมซื้อเครื่องบางครั้งแค่ไฟกระพริบ UPS ตัวดี ดับเฉยเลยก็มี ดังนั้น หากต้องซื้อ UPS ก็เลือกนิดนึงแล้วกันครับ
- กรณีที่ 5 นั้น การป้องกันขึ้นอยู่กับว่าหากเป็นเครื่องในที่ทำงานเจ้าหน้าที่ รปภ. ก็รับหน้าที่ไป แต่ในกรณีเครื่องส่วนตัวก็ต้องระมัดระวังเอาเอง
- กรณีที่ 6 นั้น เกิดจาก "ยูสเซอร์" ซึ่งเป็นใครไปเสียมิได้ ก็คือ "คุณนั้นแหละ" หากต้องการให้ฮาร์ดดิสก์มีอายุการใช้งานนานๆ ก็ต้องเลิกนิสัยไม่ดี อย่างเช่น ใช้การชัทด่วนแทนการชัทดาวน์บ่อยๆ เป็นกิจวัตร ฮาร์ดดิสก์เสียมาเดี๋ยวจะหาว่าไม่บอก

วิธีการดูแลบำรุงรักษา

ท้าย สุด เรามาดูวิธีการดูแลบำรุงรักษา เนื่องจากฮาร์ดดิสก์สุดเลิฟนั้นสำคัญการเรามาก ดังนั้นเมื่อเป็นของรักก็ต้องดูแลรักษากันหน่อย โดยวิธีการดูแลรักษาฮาร์ดดิสก์โดยทั่วไปนั้น จะมีสองขั้นตอนหลักๆ ดังนี้

1. ทำการ Check Disk เป็นประจำ
ข้อ นี้จะเป็นข้อแนะนำแรกๆ เสมอ เมื่อพูดถึงการการดูแลรักษาฮาร์ดดิสก์ ซึ่งมีโปรแกรมสำหรับทำ Check Disk ให้มาพร้อมกับวินโดวส์อยู่แล้ว และวิธีการทำก็ง่ายโดยการเปิด My Computer แล้วคลิกขวาที่ Hard Disk ที่ต้องการ คลิก Propeties จากนั้นคลิก Tools แล้วคลิก Check Now เท่านี้ก็เรียบร้อย อาจเลือกอ็อปชันอื่นๆ ตามความต้องการ ทั้งนี้หาก Hard Disk ที่ต้องการทำการ Check นั้นเป็นพาร์ติชันที่ติดตั้งระบบปฏิบัติการอยู่ ก็จะแสดง Message แจ้งให้ทำการ Check ในตอนการสตาร์ทเครื่อง หากทำเป็นประจำก็ช่วยให้ฮาร์ดดิสมีสุขภาพแข็งแรง และอายุการใช้งานยาวนานขึ้น

2. ทำการ Defragment สม่ำเสมอ
ข้อนี้ อาจจะไม่ได้ช่วยให้ฮาร์ดดิสก์ มีอายุการใช้งานยาวนานขึ้น หรือเสียยากขึ้นโดยตรง แต่จะช่วยให้การทำงานของกลไกต่างๆ ทำงานน้อยลง การสึกหรอน้อยลง ทำให้อายุการใช้งานนานขึ้น ทั้งนี้เนื่องจากการจัดเก็บข้อมูลบนฮาร์ดดิสก์นั้น โดยทั่วไปจะจัดเก็บแบบสุ่ม นั้นคือ ไฟล์เดียวกันอาจจะจัดเก็บอยู่คนละที่กัน ซึ่งทำให้การแอคเซสไฟล์นั้น ทำได้ช้ากว่าการที่ไฟล์เก็บอยู่ในบริเวณพื้นที่เดียวกัน เนื่องจากหัวอ่านอาจต้องย้อนกลับไปกลับมา นอกจากนี้การ Defrag ยั้งช่วยให้การทำงานเร็วขึ้น ซึ่งมีโปรแกรมสำหรับทำ Defragment ให้มาพร้อมกับวินโดวส์อยู่แล้ว และวิธีการทำก็ง่ายโดยการเปิด My Computer แล้วคลิกขวาที่ Hard Disk ที่ต้องการ คลิก Propeties จากนั้นคลิก Tools แล้วคลิก Defragment Now จากนั้นเลือก Hard Disk ตัวที่ต้องการ หากไม่อยากใช้โปรแกรมของวินโดวส์ ก็สามารถใช้โปรแกรมฟรีที่ชื่อ Power Defragmenter ก็ได้ อ่านรายละเอียดวิธีใช้ได้ที่เว็บไซต์ Power Defragmenter

3. ทำประกันอุบัติเหตุให้กับข้อมูล
เป็น การรับประกันว่าถ้าเกิดดวงแตกขึ้นมาจริงๆ จะเกิดผลกระทบกับข้อมูลน้อยที่สุด (ไม่รวมผลกระทบกับกระเป๋าสตางค์) ก็ให้ทำการซื้อประกันอุบัติเหตุให้กับข้อมูล ไม่ต้องตกใจครับ ผมไม่ได้ให้ไปซื้อประกันกับบริษัทขายประกันซะหน่อย แต่หมายถึงให้ทำการ Backup ข้อมูล เก็บไว้ในสื่อต่างๆ เช่น CD หรือ DVD เป็นต้น ซึ่งวิธีการก็ไม่ได้ยากอะไร คิดว่าคงทำเป็นกันทุกท่าน วิธีการ Backup อย่างง่ายที่สุด ก็ให้เขียนลงแผ่น CD หรือ DVD ไปเลย แต่ถ้าหากต้องการให้ดูเป็นมืออาชีพ ก็สามารถใช้โปรแกรมช่วยในการ Backup ก็ไม่ว่ากัน วิธีที่ง่ายและฟรี คือ ใช้โปรแกรม Backup ที่มากับวินโดวส์แล้ว (เรียกได้จาก All Programs\Accessorie\System Tools\Backup) ซึ่งใช้งานได้ดีในระดับนึง สำหรับวิธีการใช้งานอย่างละเอียดนั้น เอาไว้โอกาสต่อไปจะเขียนให้อ่านกันในครั้งต่อๆ ไปครับ และสำหรับวิธีการป้องกันข้อมูลสูญหายสามารถอ่านเพิ่มเติมได้จากหัวข้อ การป้องกันเครื่องคอมพิวเตอร์จากมัลแวร์ และ การป้องกันข้อมูลสูญหาย