วันพุธที่ 19 มิถุนายน พ.ศ. 2556

ฮาร์ดดิสก์ (Hard Disk)


ฮาร์ดดิสก์ (Hard Disk)


Hard Disk   คือ  อุปกรณ์ที่เก็บข้อมูลได้มาก  สามารถเก็บได้อย่างถาวรโดยไม่จำเป็นต้องมีไฟฟ้ามาหล่อเลี้ยงตลอดเวลา  เมื่อปิดเครื่องข้อมูลก็จะไม่สูญหาย ดังนั้น  Hard Disk  จึงถูกจัดเป็นอุปกรณ์ที่ใช้ในการเก็บระบบปฏิบัติการ  โปรแกรม  และข้อมูลต่าง    เนื่องจาก  Hard Disk  เป็นอุปกรณ์ที่ง่ายต่อการอัพเกรดทำให้เทคโนโลยี  Hard Disk  ในปัจจุบันได้พัฒนาอย่างรวดเร็ว ฉะนั้นการเลือกซื้อ  Hard Disk   จึงควรคำนึงซึ่งประสิทธิภาพที่จะได้รับจาก  Hard Disk
ส่วนประกอบของ Hard Disk 
1. แขนของหัวอ่าน ( Actuator Arm ) ทำงานร่วมกับ Stepping Motor ในการหมุนแขนของหัวอ่านไปยังตำแหน่งที่เหมาะสม สำหรับการอ่านเขียนข้อมูล โดยมีคอนโทรลเลอร์ ทำหน้าที่แปลคำสั่งที่มาจากคอมพิวเตอร์ จากนั้นก็เลื่อนหัวอ่านไปยังตำแหน่งที่ต้องการ เพื่ออ่านหรือเขียนข้อมูล และใช้หัวอ่านในการอ่านข้อมูล ต่อมา Stepping Motor ได้ถูกแทนด้วย Voice Coil ที่สามารถทำงานได้เร็ว และแม่นยำกว่า Stepping Motor
2 . หัวอ่าน ( Head ) เป็นส่วนที่ใช้ในการอ่านเขียนข้อมูล ภายในหัวอ่านมีลักษณะเป็น ขดลวด โดยในการอ่านเขียนข้อมูลคอนโทรลเลอร์  จะนำคำสั่งที่ได้รับมาแปลงเป็นแรงดันไฟฟ้าแล้วป้อนเข้าสู่ขดลวดทำให้เกิดการเหนี่ยวนำทางแม่เหล็ก ไปเปลี่ยนโครงสร้างของสารแม่เหล็ก ที่ฉาบบนแผ่นดิสก์ จึงทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของข้อมูลขึ้น
3. แผ่นจานแม่เหล็ก ( Platters ) มีลักษณะเป็นจานเหล็กกลมๆ ที่เคลือบสารแม่เหล็กวางซ้อนกันหลายๆชั้น (ขึ้นอยู่กับความจุ) และสารแม่เหล็กที่ว่าจะถูกเหนี่ยวนำให้มีสภาวะเป็น 0 และ1 เพื่อจัดเก็บข้อมูล โดยจานแม่เหล็กนี้จะติดกับมอเตอร์ ที่ทำหน้าที่หมุน แผ่นจานเหล็กนี้ ปกติ Hard Disk  แต่ละตัวจะมีแผ่นดิสก์ประมาณ 1-4 แผ่นแต่ละแผ่นก็จะเก็บข้อมูลได้ทั้ง 2 ด้าน
4. มอเตอร์หมุนจานแม่เหล็ก ( Spindle Moter ) เป็นมอเตอร์ที่ใช้หมุนของแผ่นแม่เหล็ก ซึ่งมีความสำคัญอย่างมากต่อความเร็วใน การหมุน ของ Hard Disk เพราะยิ่งมอเตอร์หมุนเร็วหัวอ่านก็จะเจอข้อมูลที่ต้องการเร็วขึ้น ซึ่งความเร็วที่ว่านี้จะวัดกันเป็นรอบต่อนาที ( Rovolution Per Minute หรือย่อว่า RPM ) ถ้าเป็น Hard Disk รุ่นเก่าจะหมุนด้วยความเร็วเพียง 3,600รอบต่อนาที ต่อมาพัฒนาเป็น 7,200รอบต่อนาที และปัจจุบันหมุนได้เร็วถึง 10,000รอบต่อนาที การพัฒนาให้ Hard Disk หมุนเร็วจะได้ประสิทธิภาพสูงขึ้น
5. เคส ( Case ) มีลักษณะเป็นกล่องสี่เหลี่ยม ใช้บรรจุกลไกต่างๆ ภายในแผ่นดิสก์เพื่อป้องกันความเสียหาย ที่เกิดจากการหยิบ จับ และป้องกันฝุ่นละออง
ชนิดของ Hard Disk แบ่งตามการเชื่อมต่อ (Interface)
1. แบบ IDE (Integrate Drive Electronics)
          Hard Disk แบบ IDE เป็นอินเทอร์เฟซรุ่นเก่า ที่มีการเชื่อมต่อโดยใช้สายแพขนาด 40 เส้น โดยสายแพ 1 เส้นสามารถที่จะต่อ Hard Disk  ได้ 2 ตัว บนเมนบอร์ดนั้นจะมีขั้วต่อ IDE อยู่ 2 ขั้วด้วยกัน ทำให้สามารถพ่วงต่อ Hard Disk ได้สูงสุด 4 ตัว ความเร็วสูงสุดในการถ่ายโอนข้อมูลอยู่ที่ 8.3 เมกะไบต์/ วินาที สำหรับขนาดความจุก็ยังน้อยอีกด้วย เพียงแค่ 504 MB


รูปแสดง
Slot IDE บนแผงวงจร Mainboard
2. แบบ E-IDE (Enhanced Integrated Drive Electronics)
          Hard Disk แบบ E-IDE พัฒนามาจากประเภท IDE ด้วยสายแพขนาด 80 เส้น ผ่านคอนเน็คเตอร์ 40 ขาเช่นเดียวกันกับ IDE ซึ่งช่วยเพิ่มศักยภาพ ในการทำงานให้มากขึ้น โดย Hard Disk ที่ทำงานแบบ E-IDE นั้นจะมีขนาดความจุที่สูงกว่า 504 MB และความเร็วในการถ่ายโอนข้อมูลที่สูงขึ้น โดยสูงถึง 133 เมกะไบต์/ วินาที
วิธีการรับส่งข้อมูลของ Hard Disk แบบ E-IDE แบ่งออกเป็น 2 โหมด คือ  PIO และ DMA
โหมด PIO (Programmed Input Output) เป็นการรับส่งข้อมูลโดยผ่านการประมวลผลของซีพียู คือรับข้อมูลจาก Hard Disk เข้ามายังซีพียู หรือส่งข้อมูลจากซีพียูไปยัง Hard Disk การทำงานในโหมดนี้จะเน้นการทำงานกับซีพียู  ดังนั้นจึงไม่เหมาะกับงานที่ต้องการเข้าถึงข้อมูลใน Hard Disk  บ่อยครั้งหรือการทำงานหลาย ๆ งานพร้อมกันในเวลาเดียวที่เรียกว่า Multitasking environment
โหมด DMA (Direct Memory Access) จะอนุญาตให้อุปกรณ์ต่าง ๆ ส่งผ่านข้อมูลหรือติดต่อไปยังหน่วยความจำหลัก (RAM) ได้โดยตรงโดยไม่ต้องติดต่อไปที่ซีพียูก่อนเหมือนกระบวนการทำงานปกติ ทำให้ซีพียูจัดการงานได้รวดเร็วขึ้น
3. แบบ SCSI (Small Computer System Interface)
          Hard Disk แบบ SCSI เป็น Hard Disk ที่มีอินเทอร์เฟซที่แตกต่างจาก E-IDE โดย Hard Disk แบบ SCSI จะมีการ์ดสำหรับควบคุมการทำงาน โดยเฉพาะ เรียกว่า การ์ด SCSI สำหรับการ์ด SCSI นี้ สามารถที่จะควบคุมการทำงานของอุปกรณ์ที่มีการทำงานแบบ SCSI ได้ถึง 7 ชิ้นอุปกรณ์ ผ่านสายแพรแบบ SCSI อัตราความเร็วในการถ่ายโอนข้อมูลของ แบบ SCSI มีความเร็วสูงสุด 320 เมกะไบต์/วินาที  กำลังรอบในการหมุนของจานดิสก์ปัจจุบันแบ่งเป็น 10,000 และ 15,000 รอบต่อนาที ซึ่งมีความเร็วที่มากกว่าประเภท E-IDE  ดังนั้น  Hard Disk แบบ SCSI จะนำมาใช้กับงานด้านเครือข่าย (Server) เท่านั้น

รูปแสดง อุปกรณ์ Hard Disk ที่เป็น SCSI
4. แบบ Serial ATA
          เป็นอินเทอร์เฟซที่กำลังได้รับความนิยมมากในปัจจุบัน เมื่อการเชื่อมต่อในลักษณะParallel ATA หรือ E-IDE เจอทางตันในเรื่องของความเร็วที่มีความเร็วเพียง 133 เมกะไบต์/วินาทีส่วนเทคโนโลยีเชื่อมต่อรูปแบบแบบใหม่ที่เรียกว่า Serial ATA ให้อัตราความเร็วในการถ่ายโอนข้อมูลขั้นแรกสูงสุดถึง 150 เมกะไบต์/วินาที โดยเทคโนโลยี Serial ATA นี้ถูกคาดหวังว่าจะสามารถ ขยายช่องสัญญาณ (Bandwidth) ในการส่งผ่านข้อมูลได้เพิ่มขึ้นถึง 2-3 เท่า และยังรองรับข้อมูลได้มากยิ่งขึ้น ไม่เฉพาะ Hard Disk เพียงเท่านั้นที่จะมีการเชื่อมต่อในรูปแบบนี้ แต่ยังรวมไปถึง อุปกรณ์ตัวอื่น ๆ อย่าง CD-RW หรือ DVD อีกด้วย

รูปแสดง สายสัญญาณแบบ
Serial ATA
          ด้วยการพัฒนาของ Serial ATA ทำให้ลดปัญหาที่เกิดขึ้นระหว่างการส่งผ่านข้อมูลระหว่าง CPU ความเร็วสูงกับตัว Hard Disk  ลงได้  ในอนาคต Serial ATA ยังแตกต่างจาก Hard Drive ที่ใช้อินเทอร์เฟซ Parallel ATA ซึ่งเป็นแบบขนาน เพราะอินเทอร์เฟซ Serial ATA นี้ มีการกำหนดให้ Hard Drive ตัวไหนเป็น Master (ตัวหลัก) หรือ Slave (ตัวรอง) ผ่านช่องเชื่อมต่อบนเมนบอร์ดโดยตรง  สามารถลดความยุ่งยากในการติดตั้งลงไป อีกทั้ง Hard Disk ประเภทนี้บางตัวยังรองรับการถอดสับเปลี่ยนโดยทันที (Hot Swap) ทำให้การเชื่อมต่อในลักษณะนี้กำลังได้รับความนิยมอย่างมาก
Serial ATA ในปัจจุบัน
......ปัจจุบัน Parallel ATA กำลังถูกแทนที่ด้วย Serial ATA เนื่องจากปัญหาคอขวดที่เป็นอยู่คือ  มาตรฐานความเร็วการถ่ายโอนข้อมูลบนคอนโทรลเลอร์ขนาด 40 พิน แม้จะสามารถทำเส้นทางรับ-ส่งเป็น 80 เส้น  ความเร็วก็ไม่เกิน 133 เมกะไบต์/วินาที ขณะที่ Serial ATA มีขนาดของสายรับ-ส่งสัญญาณ  เพียง 7 พิน  มีอัตราเร็วขั้นต้นของ Serial ATA ในขั้นแรกที่ 1.5 กิกะบิต/วินาที และสิ่งที่โดดเด่นของ Serial ATA คือ Serial ATA II กับมาตรฐานความเร็ว 3.0 กิกะบิต/วินาที  และสูงสุดถึง 6.0 กิกะบิต/วินาที  ซึ่งเป็นเร็วที่สามารถสนับสนุนกับอุปกรณ์ที่จะออกมาได้ถึง 10 ปีเลยทีเดียว  โดยก่อนหน้าที่จะกำเนิด Serial ATA II แบบเต็มตัวนั้นสิ่งที่มาก่อนก็คือการรองรับเทคโนโลยี Native Command Queuing หรือ NCQ ที่มีเฉพาะ Serial ATA เท่านั้น สิ่งหนึ่งที่ได้จากเทคโนโลยี NCQ ก็คือความรวดเร็วในการเรียงชุดคำสั่งแบบใหม่ที่เลือกคำสั่งที่ใกล้ก่อน  ทำให้ประสิทธิภาพการทำงานของ Hard Disk และระบบเร็วขึ้น
เทคโนโลยี Native Command Queuing (NCQ)
      
   (a)                                                              (b)    
รูปแสดงการอ่านข้อมูลของ ฮาร์ดดิสก์  (a) แบบไม่มี   NCQ  (b) แบบ  NCQ
จากรูปแสดงการอ่านข้อมูล จากจุด 1 -> 2 -> 3 -> 4 ซึ่งดูจากรูปแล้ว กว่าจะมาอ่านที่ 3 ได้ ก็หมุนเกือบ 1 รอบ ทำให้เวลาในการค้นหาข้อมูลทั้งหมด ยาวนานมาก ซึ่งเรียกว่า คอขวด ปัจจุบันวิธีแก้ปัญหาลดค่า Latency เพื่อลดเวลาการหมุนของหัวอ่าน โดยใช้ เทคโนโลยี Native Command Queuing .       เทคโนโลยี Command Queuing มีลักษณะอยู่สองรูปแบบคือ Native Command Queuing (NCQ) ที่ใช้งานกับฮาร์ดดิสก์ Serial ATA และ Tagged Command Queuing (TCQ) ที่ใช้งานกับฮาร์ดดิสก์ SCSI ซึ่ง TCQ ได้ถือกำเนิดตั้งแต่ปี ค.ศ.1990 โดยผนวกเข้าไว้ใน ATA 4 มาตรฐาน UltraATA ทำให้สร้างข้อได้เปรียบที่มีเหนือเครื่องพีซีเล็กน้อยในการเรียงชุดคำสั่งบนพื้นที่ดิสก์ (Logical Block Addressing) แต่เทคโนโลยีตัวนี้กลับค่อยหายไป ไม่เคยถูกนำมาใช้งานจริงจนกระทั่งมาเห็นคุณค่าที่แท้จริงในปัจจุบัน
.........เทคโนโลยี NCQ จะช่วยให้ฮาร์ดดิสก์ไดร์ฟมีประสิทธิภาพในการทำงานสูงขึ้น จากความสามารถในการปรับปรุงและจัดเรียงชุดคำสั่งใหม่ทั้งในกระบวนการอ่านและบันทึกข้อมูล เพื่อให้ไดร์ฟมีความเร็วและประสิทธิภาพในการทำงานสูงสุด สมมติว่าข้อมูลชุดเดียวกันมีการกระจายข้อมูลอยู่เต็ม Hard Disk ไปหมด การเรียกใช้งานจึงเริ่มจาก 4 – 3 – 2 และ 1 ทำให้กว่าจะได้ข้อมูลที่ต้องการมาจนครบมักเกิดความล้าช้าไปพอสมควร แต่ถ้าหาก Hard Disk Serial ATA ตัวนั้นมีเทคโนโลยี NCQ ซึ่งเป็นเทคโนโลยีเฟสแรกของ Serial ATA II และสามารถใช้งานร่วมกับ Serial ATA 1.0 ได้ กระบวนการทำงานจะมองว่าข้อมูลชุดนั้นเป็นชุดเดียวกัน จะรวมเอาจุดที่ใกล้กันไว้ก่อนโดยตัดลำดับความน่าจะเป็นออกไป ทำให้ว่องไวต่อการเรียกใช้งานมากขึ้น
.........ปัจจุบัน Hard Disk ได้พัฒนาไปอย่างรวดเร็ว มีเทคโนโลยีใหม่ ๆ ช่วยเพิ่มศักยภาพการทำงานของ  Hard Disk ให้มีความเร็วในการโอนถ่ายข้อมูลที่เพิ่มขึ้นเพียงพอสำหรับอุปกรณ์ต่าง ๆ และคาดว่าในอนาคต เทคโนโลยีของ Hard Disk จะพัฒนาต่อไปเรื่อย ๆ เพื่อตอบสนองความต้องการของผู้ใช้งาน

ส่วนประกอบของคอมพิวเตอร์
หน่วยรับข้อมูล (Input Unit)

ทำหน้าที่รับข้อมูลจากผู้ใช้เข้าสู่หน่วยความจำหลัก ปัจจุบันมีสื่อต่าง ๆ ให้เลือกใช้ได้มากมาย แบ่งเป็นประเภทต่าง ๆ ได้ดังนี้

อุปกรณ์แบบกด (Keyed Device)     เช่น แป้นพิมพ์ (Keyboard) แบ่งเป็น 4 กลุ่มด้วยกันคือ

 -  แป้นอักขระ (Character Keys)

 -  แป้นควบคุม (Control Keys)

 -  แป้นฟังก์ชัน (Function Keys)

 -  แป้นตัวเลข (Numeric Keys)



อุปกรณ์ชี้ตำแหน่ง (Pointing Device)    เช่น เมาส์ (Mouse) ลูกกลมควบคุม (Track ball) แท่งชี้ควบคุม (Track Point) แผ่นรองสัมผัส (Touch Pad) จอยสติก (Joy stick) เป็นต้น







จอภาพระบบไวต่อการสัมผัส (Touch-Sensitive Screen)    เช่น จอภาพระบบสัมผัส (Touch screen)







ระบบปากกา (Pen-Based System)    เช่น ปากกาแสง (Light pen) เครื่องอ่านพิกัด (Digitizing tablet)









อุปกรณ์กวาดข้อมูล (Data Scanning Device) เช่นเอ็มไอซีอาร์ (Megnetic Ink Character Recognition - MICR) เครื่องอ่านรหัสบาร์โค้ด (Bar Cord Reader) สแกนเนอร์ (Scanner) เครื่องรู้จำอักขระด้วยแสง (Optical Character Recognition - OCR) เครื่องอ่านเครื่องหมายด้วยแสง (Option Mark Reader-OMR) กล้องถ่ายภาพดิจิตอล (Digital Camera) กล้องถ่ายทอดวีดีโอดิจิตอล (Digital Vidio)




อุปกรณ์รู้จำเสียง (Voice Recognition Device)  เช่น อุปกรณ์วิเคราะห์เสียงพูด (Speech Recognition Device)






ส่วนประกอบของคอมพิวเตอร์



หน่วยแสดงผล (Output Unit)
หน่วยแสดงผล (Output Unit) ทำหน้าที่แสดงผลลัพธ์จากคอมพิวเตอร์ โดยมากจะแบ่งออกเป็น 2 ประเภท
1.หน่วยแสดงผลชั่วคราว (Soft Copy)
หมายถึงการแสดงผลออกมาให้ผู้ใช้ได้รับทราบในขณะนั้น แต่เมื่อเลิกการทำงานหรือเลิกใช้แล้วผลนั้นก็จะหายไป ไม่เหลือเป็นวัตถุให้เก็บได้ ถ้าต้องการเก็บผลลัพธ์นั้นก็สามารถส่งถ่ายไปเก็บในรูปของข้อมูลในหน่วยเก็บข้อมูลสำรอง เพื่อให้สามารถใช้งานได้ในภายหลัง ได้แก่
จอภาพ (Monitor)
 อุปกรณ์ฉายภาพ (Projector)

 





2.หน่วยแสดงผลถาวร (Hard Copy)
หมายถึงการแสดงผลที่สามารถจับต้อง และเคลื่อนย้ายได้ตามต้องการ มักจะออกมาในรูปของกระดาษ ซึ่งผู้ใช้สามารถนำไปใช้ในที่ต่าง ๆ หรือให้ผู้ร่วมงานดูในที่ใด ๆ ก็ได้ อุปกรณ์ที่ใช้เช่น

เครื่องพิมพ์ (
Printer)




จานแม่เหล็ก


จานแม่เหล็กเป็นอุปกรณ์เก็บข้อมูลสำรองที่นิยมใช้กันอย่างแพร่หลายกับเครื่องคอมพิวเตอร์ทุกประเภท จานแม่เหล็กประกอบด้วยแผ่นพลาสติกหรือโลหะที่เคลือบด้วยสารแม่เหล็ก ข้อมูลสามารถบันทึกและอ่านจากผิวหน้าที่เคลือบด้วยสารแม่เหล็กนี้ จานแม่เหล็กเป็นอุปกรณ์จัดเก็บข้อมูลที่มีความจุสูง มีความเชื่อถือได้ และยังสามารถเข้าถึงข้อมูลได้อย่างรวดเร็ว ประเภทของจานแม่เหล็ก เช่น ฮาร์ดดิสก์ ( hard disk )

ฟลอปปี้ดิสก์ ( floppy disks)

ฟลอปปี้ดิสก์ นิยมเรียกโดยทั่วไปว่า ดิสก์เกตต์ ( diskettes) หรือดิสก์ ( disks) เป็นอุปกรณ์เก็บข้อมูลสำรองที่สามารถพกพาและเคลื่อนย้ายได้สะดวก ฟลอปปีดิสก์ ในรุ่นแรก ๆ จะมีขนาด 8 นิ้ว และ 5.25 นิ้ว แต่ปัจจุบันนิยมใช้ขนาด 3.5 นิ้วแต่เดิมฟลอปปีดิสก์เรียกว่า ฟลอปปี ( floppies) เพราะดิสก์มีลักษณะที่บางและยืดหยุ่น แต่ปัจจุบันลักษณะของดิสก์ได้พัฒนาขึ้นเรื่อย ๆ เป็นดิสก์ที่หุ้มด้วยแผ่นพลาสติกแข็ง แต่เนื้อดิสก์ภายในยังคงอ่อนเหมือนเดิม จึงเรียกฟลอปปี้เช่นเดิม
Media
สื่อกลาง ( Media )   หมายถึง สื่อกลางหรือตัวกลางที่ทำหน้าที่ ส่งผ่านของข้อมูล ข่าวสาร จากฝั่งผู้ส่งไปยังผู้รับ
สื่อที่ใช้ส่งข้อมูลในระบบเครือข่าย
             ในปัจจุบัน สามารถแบ่งสื่อกลางได้เป็น ประเภท คือ
1. สื่อกลางที่กำหนดเส้นทางได้ (Guided media) หรือ ระบบใช้สาย (Wired system )เป็นระบบที่รวมสื่อกลางที่เป็นสายทั้งหมด ใช้ได้ทั้งระยะใกล้หรือไกล สายสัญญาณที่มีใช้งานอยู่ในปัจจุบัน ได้แก่ สายเกลียวคู่ สายโคแอกเซียล และ สายใยแก้วนำแสง
              2. สื่อกลางที่กำหนดเส้นทางไม่ได้ (Unuided media) หรือ ระบบไร้สาย (Wireless system ) เป็นระบบที่ไม่ใช้สายสัญญาณเป็นตัวนำข้อมูล เช่น ระบบไมโครเวฟ ระบบดาวเทียม ระบบอินฟราเรด ระบบวิทยุ เป็นต้น

http://www.thaigoodview.com/library/contest2552/type1/tech03/18/pic/ram-auf.jpg