الِمَعَلِم و صل بَس مطفشوهش بَسرعة
حص مَعلَومات كأَمِلة عَن القرص الصلب ري

حص مَعلومات كامِلة عَن القرص الصلب ري حصة اولى
القرص الصلب (اَنجلِيزية Hard Disk) وهُو وحدة التخزيِن الرئيسية فِي الحاسوب، وهُو يتكُون مِن اقراص ممغنطة تدور ويقَوم لاقط كهرومغناطيسي بالقراءة والَكِتابة مِن وإلَى السطح الِممغنط. مِن أهَم الخصائص التِي تميز كُل قرص صلب عَن آخِر، سعة التخزيِن وسرعة الدوراَن

هُناك ثَلاثة أنوَاع رئيسية مِن إلاَقراص الصلبة وهِي:

اقراص SCSI الصلبة
اقراص IDE الصلبة
اقراص SATA الصلبة
القرص الصلب Hard Disk و كَيفِية عَملَه
تَحتوي مَعظم اجهزة الَكُِمبيوتر الِيُوم عَلِي قرص صلب (Hard Disk ) اَن لِم يكن أكثَر، بل اَن العديد مِن الحاسبات الَكَِبيرة مثْل اجهزة الخادمات Servers و غَيرها تَحتوي عَلِي الِمئات مِن إلاَقراص الصلبة وباحجأَم كَبيرة، ولَكِِن لا يُعتبر وجود القرص الصلب ضَروروة مِلحة لتشغيل الجهَاز، فبإلاَمكَاَن أقَلاع الجهَاز مِن وسائط تخزيِن قابلة لِلازالة كإلاَقراص الِمرنة والِمضغوطة، كَما اَن العديد مِن إلاَجهزة تدعم إلاَقلاع مِن الشبكة.

يتمثْل الدافع الرئيسي وراء إسِتخدَأَم لَكِل هَذه البلايين مِن إلاَقراص الصلبة فِي شئ واحِد : وهُو إنهُا تسِتطيع إلاَحتفاظ بالَكَِثير مِن البيأنَات بَعد اَن تفصل الَكِهرباء عَن الحاسب، حَيث يسِتطيع القرص الصلب اَن يخزن البيأنَات الرَقمية عَلِي هِيئة مغناطيسية تدوم طَويلا.

اساسيات القرص الصلب
تم اختراع إلاَقراص الصلبة فِي الخمسَينيات ، وكَأنتَ عبارة عَن اقراص كَبيرة يصل قَطرها إلَى حوإلَى 20 بوصة و عَلِي الرغم مِن حجْمها الَكَِبير إلاَ إنهُا كَأنتَ تتٍسع لِلقلِيل مِن الِميجابايتس. ولِم تكن تعرِف فِي ذلِك الَوَقت بال Hard disk بل كَأنتَ تعرِف بال Fixed disks أَو بال Winchesters, وجاءت التسمية Hard Disk بَعد ذلِك لِكي يتم التفرقة بيِنُها و بيِن إلاَقراص الِمرنة.

وكَما هُو واضح مِن اسمه يحتوي القرص الصلب عَلِي "قرص صلب" أَو ما يعرُف ب platter ، هَذا القرص توضَع عَلِيه الِمادة الِمغناطيسية التِي تسِتخدم فِي حفظ البيأنَات ، هَذه الِمادة الِمغناطيسية هِي نفسها الِمادة الِمسِتخدمة فِي إلاَقراص الِمرنة و شرائط الَكِاسيت ، ولَكِِن اَلفرق هُو اَن إلاَقراص الِمرنة و الَكِاسيت يتم فَيها وضَع الِمادة الِمغناطيسية عَلِي ماده بلاسِتيكية مرنة.

ولَكِِن بِشَكُل عَأَم فاَن القرص الصلب لا يختلف فِي طَريقُه تخزيِنه لِلبيأنَات عَن شرائط الَكِاسيت و إلاَقراص الِمرنة فكُلأهَما يسِتخدم نفس طُرق التخزيِن الِمغناطيسية ، تتميز طُرق التخزيِن الِمغناطيسية فِي إنهُ مِن السَهَل الَكِتابة و الِمسح و اعادة الَكِتابة عَلِي الِمادة الِمغناطيسية ، وكذلِك يُمكن لِلِمادة الِمغناطيسية اَن تَحتفظ بالِمَعلَومات الِمخزنة عَلِيهَا -عَلِي هِيئة فِيض مغناطيسي- لعدة سنوات.

يتم تخزيِن البيأنَات عَلِي القرص الصلب عَلِي هِيئة صفر وواحِد، يقَوم الحاسوب بالتعَأَمل مَعهُا عَلى شَكُل بايتات، ويتعَأَمل مَعهُا نظأَم التشغيل لاحقا عَلى إنهُا مَلفات Files ، فالِمَلفات عبارة عَن صفوف مِن البايتات التِي قَد تكُون تعبر عَن حروف أَو خأنَات الَواَن Pixels أَو تعِلبمات برمجية كي ينفذها الحاسوب أَو غَيرها مِن أنوَاع البيأنَات التِي قَد تَحتاج إلَى تخزيِن. وعِندما يلزم القراءة مِن القرص الصلب، يقرا القرص البيأنَات عَلى شَكُل blocks مكُونة مِن مجمُوعة مِن البايتات يقَوم بارسالَهَا لِلحاسوب...

مَاذا يوجد داخِل القرص الصلب
أوَلاً ينبغي اَن نعَرف اَن القرص الصلب -بِشَكُل عَأَم- يحتوي عَلِي اجزاء الَكِترونية و اجزاء مِيكَاَنيكية:

إلاَجزاء الِمِيكَاَنيكية :
- قرص تخزيِني (أَو عده اقراص متحدة الِمحور) مغطي بمادة قابلة لِلِمغنطة.

- رووس القراءة والَكِتابة.

- ذراع يحمل رووس القراءة والَكِتابة.

- مِنظومة مِيكَاَنيكية لتحريك ألَذراع.

- موتور لتدوير إلاَقراص التخزيِنية.

إلاَجزاء إلاَلَكِترونية : عبارة عَن لَوحة الَكِترونية توجد اسفل القرص الصلب.
سنبدا إلاَن بتشريح القرص الصلب :

هَذا هُو الشَكُل الخَارِجي الِعَأَم لِلقرص الصلب (الأوَل مِن نَوع Seagate والثَاَني WD ) :

كَما نري القرص الصلب يكُون محمي بغطاء مِن إلاَلِمِنيَوم :

و باسفل القرص الصلب نري لَوحة التحكَم إلاَلَكِترونية :

مسئولِية مجمُوعة إلاَلَكِترونيات هَذه هِي : التحكَم فِي عَملِية القراءة و الَكِتابة عَلِي القرص الصلب و ايضَا التحكَم فِي الِموتور الَذي يقَوم بتدوير ال platters ، حَيث تقَوم هَذه إلاَلَكِترونيات بتجَميع الِمجإلاَت الِمغناطيسية الِمخزنة عَلِي الِمادة الِمغناطيسية و تحويلَهَا إلَى مجمُوعة مِن ال bytes (عَملِية القراءة),و ايضَا تقَوم بتحويل ال bytes الِمراد تخزيِنها عَلِي القرص الصلب إلَى مجمُوعه مِن الِمجإلاَت الِمغناطيسية لِكي تخزن عَلِي الِمادة الِمغناطيسية (عَملِية الَكِتابة).

نقَوم إلاَن بازالة الغطاء إلاَلِمِنيَوم مِن عَلِي القرص الصلب فنري إلاَتي داخِل القرص الصلب :

فِي الصُورة السَابقة نري إلاَتي :

Platters أَو اقراص التخزيِن ( فِي الصُورة هُو ذلِك القرص الدائِري الِلأَمَع), هَذه إلاَقراص هِي التِي يتم تخزيِن البيأنَات عَلِيهَا كَما ذكرنا مِن قَبل ، وعادة ما يتم تدويرها بَسرعة 3600 أَو 7200 لفة فِي الدقيقة اثناء عَمل القرص الصلب ، و يُمكن اَن يحتوي القرص الصلب عَلِي أكثَر مِن Platter تكو ن متحدة الِمحور ،وكُلِما زاد عدَد هَذه إلاَقراص و كثافة التقسيمات التِي عَلِيهَا - سنوضح ذلِك فِيما بَعد - زادت السعة التخزيِنية لِلقرص الصلب ، وتصنع هَذه إلاَقراص مِن إلاَلِمونيَوم أَو - فِي إلاَقراص الحَديثة - مِن الزجاج الِمقوى بالسيرأَمِيك الَذي يُعتبر أفضَل اداء حَيث اَن مقأَومته لِلارتفاع فِي درجة الحرارة أفضَل ، ويتم صقل هَذه إلاَقراص بحَيث تصُبح ملساء جدا كالِمراة .
و هَذه إلاَقراص لا يُمكنها حفظ الشَحنة الِمغناطيسية الِلازمة لِعمَلِية التخزيِن فِي حد ذاتها ، بل يجب اَن تغطي هَذه إلاَقراص بمواد يُمكنها حفظ الشَحنة الِمغناطيسية.

ألَذراع arm الَذي يحمل رووس القراءة و الَكِتابة Read\Write heads ، و يلزم لَكِل قرص تخزيِني راسين واحِد لِلقراءة و إلاَخر لِلَكِتابة و مكَإنهُم كإلاَتي: واحِد اسفل القرص التخزيِني و إلاَخر اعَلِي القرص التخزيِني ، فمثْلا لَو كَاَن لدَينا 3 اقراص تخزيِنية فاَننا نحتاج ل 6 رووس قراءة و كتابة ، ولا تكُون رووس القراءة والَكِتابة ملأمْسة لسطح اقراص التخزيِن بل تكُون مرتفعه عَنهَا بمقَدار صَغِير جدا ، بل اَن الراس اذا لأمْسِت القرص التخزيِني فسيودي ذلِك لتلف الجُزء الَذي لأمْسِته - يسمي الجُزء التاَلف ب Bad Sector -.
ويتم تحريك هَذه ألَذراع-الخفِيفة الَوزن جدا- بواسطة مِنظومة مِيكَاَنيكية دقيقة جدا و سَريعة جدا ، ويُمكن لَهَذه الِمِنظومة اَن تحرك ألَذراع مِن داخِل قرص التخزيِن إلَى حافته والعكس 50 مرة فِي الثَاَنية الَواحِدة !!!!!!!!!! ، ويُمكن اَن يتم بِناء مثْل هَذه الِمِنظومة بإسِتخدَأَم موتور خطي Linear سَريع . يوجد إلاَن نَوعاَن مِن التكنولَوجيا التِي تسِتخدمها هَذه الِمِنظومة الِمِيكَاَنيكية :

الأوَلِي : تعرِف بال band stepper motor و تعتمد فِي فكِرتها عَلِي كَمية الَكِهرباء التِي ترسلَهَا لَوحة التحكَم إلاَلَكِترونية ، و لَكِِن هَذه التكنولَوجيا غَير مسِتخدمة لإنهُا كَثيرة الِمشاكُل نتيجة لتاثرها بدرجة الحرارة و لإنهُا تتلف بَسرعة.
الثَاَنية : Voice Coil فِي هَذا النَوع تقَوم لَوحة التحكَم إلاَلَكِترونية بارسال تيار كهربائي إلَى الِمحرك وهَذا التِيار يسِتخدم فِي تولِيد مجال مغناطيسي لتحريك ألَذراع ضد زنبرك ، مما يجعل لَوحة التحكَم إلاَلَكِترونية قادرة عَلى التحكَم بموقِع الراس-لإنهُا تتحكَم بألَذراع- عَن طَريق التحكَم فِي شدة التِيار الَكِهربائي.
تخزيِن البيأنَات عَلِي القرص الصلب : يتم تخزيِن البيأنَات عَلِي القرص الصلب فِي قطاعات Sectors و مسارات Tracks ، الِمسارات عبارة عَن دوائر متحدة الِمركز ، و القطاعات هِي اجزاء مِن الِمسارات ، الشَكُل التإلَى يوضح ذلِك :

الِلَون إلاَحمَر يمثْل الِمسار ، والِلَون إلاَزرَق يمثْل القطاع.

وكُلِما تمكننا مِن زيَادة عدَد القطاعات فِي الِمسار الَواحِد زادت السعة التخزيِنية الَكِلِية لِلقرص الصلب. يحتوي القطاع عَلِي عدَد محدد مِن ال bytes مثْلا 256أَو 512 بايت ، و لَكِِن نظم التشغيل غالبا ما تتعَأَمل مَع القطاعات باَن تقسم كُل مجمُوعة مِنها إلَى ما يعرُف ب Cluster.

كَيف يتم توصيل القرص الصلب بالَكُِمبيوتر :

تسِتخدم إلاَقراص الصلبة نَوعين مِن ال Interface لِلتعَأَمل مَع الَكُِمبيوتر :

EIDE ويُمكن اختصارها إلَى " IDE " و فَيها تكُون إلاَلَكِترونيات الِلازمة لتشغيل القرص موجودة بداخِلَه - فِي لَوحة التحكَم إلاَلَكِترونية - ولِيس خارِجه ، وهِي الأكثَر شيوعا بيِن مسِتخدمي الَكُِمبيوتر ، وهِي نفسها الِمسِتخدمة فِي مشغلات إلاَسطوأنَات الِمدمجة ، ويتم توصيل القرص الصلب بالِلَوحة إلاَم عَن طَريق كابل مباشرة دون إسِتخدَأَم كروت اضافِية.
SCSI هَذا النَوع اسرع بكَثير مِن النَوع الأوَل و لَكِِنه ايضَا مكُلف عَنه ، ويسِتخدم غالبا فِي السيرفرات وإلاَجهزة التِي تتطلب سرعات عالِية ، ولَكِِن لتوصيل القرص الصلب مَع الِلَوحة إلاَم يلزم اَن يكُون هُناك كارت اضافِي يركب بالِلَوحة إلاَم.
العوأَمل الِموثرة عَلِي إلاَقراص الصلبة :

مَعدل نقل البيأنَات Data rate هُو عدَد ال Bytes التِي يتم نقلَهَا مِن القرص الصلب لِلَكُِمبيوتر فِي الثَاَنية الَواحِدة, ويترأَوح بيِن 5 إلَى 40 ميجابايت فِي الثَاَنية الَواحِدة.
زمِن الَوصول Seek Time هُو الزمِن الِمسِتغرق بيِن طلب الِمَلف مِن القرص الصلب و وصول أوَل Byte مِن الِمَلف إلَى الَكُِمبيوتر.
سرعة دوراَن القرص الصلب ، فكُلِما كَأنتَ سرعة الدوراَن اعَلِي كَاَن ذلِك أفضَل.
نَوع ال Interface الَذي يسِتخدمه القرص الصلب.
الَكِثافة التخزيِنية ، وهِي عدَد ال Bytes التِي يُمكن تخزيِنها فِي مسَاحة مَعينة مِن القرص الصلب.
وطبعا الأهَم مِن ذلِك السعة capacity الَكِلِية لِلقرص الصلب مثْلا 20 ، 40 ، 80 ، 120 جيجابايت

القرص الصلب و كَيف يعَمل؟
نتابع مَعا رحلتنا مَع القرص الصلب ، فبَعد اَن تعرِفنا عَلِي التكوَين اَلفِيزيائي القرص الصلب فِي الدرس السَابق ، سنتعمق أكثَر فِي كَيفِية التعَأَمل مَع القرص الصلب.