المعلم و صل بس مطفشوهش بسرعة
حص معلومات كاملة عن القرص الصلب ري


القرص الصلب (انجليزية Hard Disk) وهو وحدة التخزين الرئيسية في الحاسوب، وهو يتكون من اقراص ممغنطة تدور ويقوم لاقط كهرومغناطيسي بالقراءة والكتابة من والى السطح الممغنط. من اهم الخصائص التي تميز كل قرص صلب عن اخر، سعة التخزين وسرعة الدوران

هناك ثلاثة انواع رئيسية من الاقراص الصلبة وهي:

اقراص SCSI الصلبة
اقراص IDE الصلبة
اقراص SATA الصلبة
القرص الصلب Hard Disk و كيفية عمله
تحتوي معظم اجهزة الكمبيوتر اليوم علي قرص صلب (Hard Disk ) ان لم يكن اكثر، بل ان العديد من الحاسبات الكبيرة مثل اجهزة الخادمات Servers و غيرها تحتوي علي المئات من الاقراص الصلبة وباحجام كبيرة، ولكن لا يعتبر وجود القرص الصلب ضروروة ملحة لتشغيل الجهاز، فبالامكان اقلاع الجهاز من وسائط تخزين قابلة للازالة كالاقراص المرنة والمضغوطة، كما ان العديد من الاجهزة تدعم الاقلاع من الشبكة.

يتمثل الدافع الرئيسي وراء استخدام لكل هذه البلايين من الاقراص الصلبة في شئ واحد : وهو انها تستطيع الاحتفاظ بالكثير من البيانات بعد ان تفصل الكهرباء عن الحاسب، حيث يستطيع القرص الصلب ان يخزن البيانات الرقمية علي هيئة مغناطيسية تدوم طويلا.

اساسيات القرص الصلب
تم اختراع الاقراص الصلبة في الخمسينيات ، وكانت عبارة عن اقراص كبيرة يصل قطرها الى حوالى 20 بوصة و علي الرغم من حجمها الكبير الا انها كانت تتسع للقليل من الميجابايتس. ولم تكن تعرف في ذلك الوقت بال Hard disk بل كانت تعرف بال Fixed disks او بال Winchesters, وجاءت التسمية Hard Disk بعد ذلك لكي يتم التفرقة بينها و بين الاقراص المرنة.

وكما هو واضح من اسمه يحتوي القرص الصلب علي "قرص صلب" او ما يعرف ب platter ، هذا القرص توضع عليه المادة المغناطيسية التي تستخدم في حفظ البيانات ، هذه المادة المغناطيسية هي نفسها المادة المستخدمة في الاقراص المرنة و شرائط الكاسيت ، ولكن الفرق هو ان الاقراص المرنة و الكاسيت يتم فيها وضع المادة المغناطيسية علي ماده بلاستيكية مرنة.

ولكن بشكل عام فان القرص الصلب لا يختلف في طريقه تخزينه للبيانات عن شرائط الكاسيت و الاقراص المرنة فكلاهما يستخدم نفس طرق التخزين المغناطيسية ، تتميز طرق التخزين المغناطيسية في انه من السهل الكتابة و المسح و اعادة الكتابة علي المادة المغناطيسية ، وكذلك يمكن للمادة المغناطيسية ان تحتفظ بالمعلومات المخزنة عليها -علي هيئة فيض مغناطيسي- لعدة سنوات.

يتم تخزين البيانات علي القرص الصلب علي هيئة صفر وواحد، يقوم الحاسوب بالتعامل معها على شكل بايتات، ويتعامل معها نظام التشغيل لاحقا على انها ملفات Files ، فالملفات عبارة عن صفوف من البايتات التي قد تكون تعبر عن حروف او خانات الوان Pixels او تعلبمات برمجية كي ينفذها الحاسوب او غيرها من انواع البيانات التي قد تحتاج الى تخزين. وعندما يلزم القراءة من القرص الصلب، يقرا القرص البيانات على شكل blocks مكونة من مجموعة من البايتات يقوم بارسالها للحاسوب...

ماذا يوجد داخل القرص الصلب
اولا ينبغي ان نعرف ان القرص الصلب -بشكل عام- يحتوي علي اجزاء الكترونية و اجزاء ميكانيكية:

الاجزاء الميكانيكية :
- قرص تخزيني (او عده اقراص متحدة المحور) مغطي بمادة قابلة للمغنطة.

- رووس القراءة والكتابة.

- ذراع يحمل رووس القراءة والكتابة.

- منظومة ميكانيكية لتحريك الذراع.

- موتور لتدوير الاقراص التخزينية.

الاجزاء الالكترونية : عبارة عن لوحة الكترونية توجد اسفل القرص الصلب.
سنبدا الان بتشريح القرص الصلب :

هذا هو الشكل الخارجي العام للقرص الصلب (الاول من نوع Seagate والثاني WD ) :

كما نري القرص الصلب يكون محمي بغطاء من الالمنيوم :

و باسفل القرص الصلب نري لوحة التحكم الالكترونية :

مسئولية مجموعة الالكترونيات هذه هي : التحكم في عملية القراءة و الكتابة علي القرص الصلب و ايضا التحكم في الموتور الذي يقوم بتدوير ال platters ، حيث تقوم هذه الالكترونيات بتجميع المجالات المغناطيسية المخزنة علي المادة المغناطيسية و تحويلها الى مجموعة من ال bytes (عملية القراءة),و ايضا تقوم بتحويل ال bytes المراد تخزينها علي القرص الصلب الى مجموعه من المجالات المغناطيسية لكي تخزن علي المادة المغناطيسية (عملية الكتابة).

نقوم الان بازالة الغطاء الالمنيوم من علي القرص الصلب فنري الاتي داخل القرص الصلب :

في الصورة السابقة نري الاتي :

Platters او اقراص التخزين ( في الصورة هو ذلك القرص الدائري اللامع), هذه الاقراص هي التي يتم تخزين البيانات عليها كما ذكرنا من قبل ، وعادة ما يتم تدويرها بسرعة 3600 او 7200 لفة في الدقيقة اثناء عمل القرص الصلب ، و يمكن ان يحتوي القرص الصلب علي اكثر من Platter تكو ن متحدة المحور ،وكلما زاد عدد هذه الاقراص و كثافة التقسيمات التي عليها - سنوضح ذلك فيما بعد - زادت السعة التخزينية للقرص الصلب ، وتصنع هذه الاقراص من الالمونيوم او - في الاقراص الحديثة - من الزجاج المقوى بالسيراميك الذي يعتبر افضل اداء حيث ان مقاومته للارتفاع في درجة الحرارة افضل ، ويتم صقل هذه الاقراص بحيث تصبح ملساء جدا كالمراة .
و هذه الاقراص لا يمكنها حفظ الشحنة المغناطيسية اللازمة لعملية التخزين في حد ذاتها ، بل يجب ان تغطي هذه الاقراص بمواد يمكنها حفظ الشحنة المغناطيسية.

الذراع arm الذي يحمل رووس القراءة و الكتابة Read\Write heads ، و يلزم لكل قرص تخزيني راسين واحد للقراءة و الاخر للكتابة و مكانهم كالاتي: واحد اسفل القرص التخزيني و الاخر اعلي القرص التخزيني ، فمثلا لو كان لدينا 3 اقراص تخزينية فاننا نحتاج ل 6 رووس قراءة و كتابة ، ولا تكون رووس القراءة والكتابة ملامسة لسطح اقراص التخزين بل تكون مرتفعه عنها بمقدار صغير جدا ، بل ان الراس اذا لامست القرص التخزيني فسيودي ذلك لتلف الجزء الذي لامسته - يسمي الجزء التالف ب Bad Sector -.
ويتم تحريك هذه الذراع-الخفيفة الوزن جدا- بواسطة منظومة ميكانيكية دقيقة جدا و سريعة جدا ، ويمكن لهذه المنظومة ان تحرك الذراع من داخل قرص التخزين الى حافته والعكس 50 مرة في الثانية الواحدة !!!!!!!!!! ، ويمكن ان يتم بناء مثل هذه المنظومة باستخدام موتور خطي Linear سريع . يوجد الان نوعان من التكنولوجيا التي تستخدمها هذه المنظومة الميكانيكية :

الاولي : تعرف بال band stepper motor و تعتمد في فكرتها علي كمية الكهرباء التي ترسلها لوحة التحكم الالكترونية ، و لكن هذه التكنولوجيا غير مستخدمة لانها كثيرة المشاكل نتيجة لتاثرها بدرجة الحرارة و لانها تتلف بسرعة.
الثانية : Voice Coil في هذا النوع تقوم لوحة التحكم الالكترونية بارسال تيار كهربائي الى المحرك وهذا التيار يستخدم في توليد مجال مغناطيسي لتحريك الذراع ضد زنبرك ، مما يجعل لوحة التحكم الالكترونية قادرة على التحكم بموقع الراس-لانها تتحكم بالذراع- عن طريق التحكم في شدة التيار الكهربائي.
تخزين البيانات علي القرص الصلب : يتم تخزين البيانات علي القرص الصلب في قطاعات Sectors و مسارات Tracks ، المسارات عبارة عن دوائر متحدة المركز ، و القطاعات هي اجزاء من المسارات ، الشكل التالى يوضح ذلك :

اللون الاحمر يمثل المسار ، واللون الازرق يمثل القطاع.

وكلما تمكننا من زيادة عدد القطاعات في المسار الواحد زادت السعة التخزينية الكلية للقرص الصلب. يحتوي القطاع علي عدد محدد من ال bytes مثلا 256او 512 بايت ، و لكن نظم التشغيل غالبا ما تتعامل مع القطاعات بان تقسم كل مجموعة منها الى ما يعرف ب Cluster.

كيف يتم توصيل القرص الصلب بالكمبيوتر :

تستخدم الاقراص الصلبة نوعين من ال Interface للتعامل مع الكمبيوتر :

EIDE ويمكن اختصارها الى " IDE " و فيها تكون الالكترونيات اللازمة لتشغيل القرص موجودة بداخله - في لوحة التحكم الالكترونية - وليس خارجه ، وهي الاكثر شيوعا بين مستخدمي الكمبيوتر ، وهي نفسها المستخدمة في مشغلات الاسطوانات المدمجة ، ويتم توصيل القرص الصلب باللوحة الام عن طريق كابل مباشرة دون استخدام كروت اضافية.
SCSI هذا النوع اسرع بكثير من النوع الاول و لكنه ايضا مكلف عنه ، ويستخدم غالبا في السيرفرات والاجهزة التي تتطلب سرعات عالية ، ولكن لتوصيل القرص الصلب مع اللوحة الام يلزم ان يكون هناك كارت اضافي يركب باللوحة الام.
العوامل الموثرة علي الاقراص الصلبة :

معدل نقل البيانات Data rate هو عدد ال Bytes التي يتم نقلها من القرص الصلب للكمبيوتر في الثانية الواحدة, ويتراوح بين 5 الى 40 ميجابايت في الثانية الواحدة.
زمن الوصول Seek Time هو الزمن المستغرق بين طلب الملف من القرص الصلب و وصول اول Byte من الملف الى الكمبيوتر.
سرعة دوران القرص الصلب ، فكلما كانت سرعة الدوران اعلي كان ذلك افضل.
نوع ال Interface الذي يستخدمه القرص الصلب.
الكثافة التخزينية ، وهي عدد ال Bytes التي يمكن تخزينها في مساحة معينة من القرص الصلب.
وطبعا الاهم من ذلك السعة capacity الكلية للقرص الصلب مثلا 20 ، 40 ، 80 ، 120 جيجابايت

القرص الصلب و كيف يعمل؟
نتابع معا رحلتنا مع القرص الصلب ، فبعد ان تعرفنا علي التكوين الفيزيائي القرص الصلب في الدرس السابق ، سنتعمق اكثر في كيفية التعامل مع القرص الصلب.

تعليقات فيس بوك facebook
شاهد ايضا