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

حصــــ معلومات كاملة عن القرص الصلب ــــري حصة اولى 18128435.jpg
القرص الصلب (إنجلِيزية Hard Disk) وهُو وحدة التخزيِن الرئيسية فِي الحاسوب، وهُو يتكُون مِن أقراص ممغنطة تدور ويقَوم لاقط كهرومغناطيسي بالقراءة والَكِتابة مِن وإلى السطح الِممغنط. مِن أهُم الخصائص التِي تميز كُل قرص صلب عَن آخر، سعة التخزيِن وسرعة الدوراَن

هُناك ثَلاثة أنوَاع رئيسية مِن الأقراص الصلبة وهِي:

أقراص SCSI الصلبة
أقراص IDE الصلبة
أقراص SATA الصلبة
القرص الصلب Hard Disk و كَيفِية عَملَه
تَحتوي مَعظم أجهزة الَكُِمبيوتر الِيُوم عَلِي قرص صلب (Hard Disk ) إن لِم يكن أكُثر، بل إن العديد مِن الحاسبات الَكَِبيرة مثْل أجهزة الخادمات Servers و غَيرها تَحتوي عَلِي الِمئات مِن الأقراص الصلبة وبأحجأَم كَبيرة، ولَكِِن لا يُعتبر وجود القرص الصلب ضَروروة مِلحة لتشغيل الجهَاز، فبالإمكَاَن إقلاع الجهَاز مِن وسائط تخزيِن قابلة لِلإزالة كالأقراص الِمرنة والِمضغوطة، كَما أن العديد مِن الأجهزة تدعم الإقلاع مِن الشبكة.

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

أساسيات القرص الصلب
تم اختراع الأقراص الصلبة فِي الخمسَينيات ، وكَأنتَ عبارة عَن أقراص كَبيرة يصل قَطرها إلى حوإلَى 20 بوصة و عَلِي الرغم مِن حجْمها الَكَِبير إلا أنها كَأنتَ تتٍسع لِلقلِيل مِن الِميجابايتس. ولِم تكن تعرِف فِي ذلِك الَوَقت بال Hard disk بل كَأنتَ تعرِف بال Fixed disks أو بال Winchesters, وجاءت التسمية Hard Disk بَعد ذلِك لِكي يتم التفرقة بيِنُها و بيِن الأقراص الِمرنة.

وكَما هُو واضح مِن اسمه يحتوي القرص الصلب عَلِي "قرص صلب" أو ما يعرُف ب platter ، هَذا القرص توضَع عَلِيه الِمادة الِمغناطيسية التِي تسِتخدم فِي حفظ البيأنَات ، هَذه الِمادة الِمغناطيسية هِي نفسها الِمادة الِمسِتخدمة فِي الأقراص الِمرنة و شرائط الَكِاسيت ، ولَكِِن اَلفرق هُو أن الأقراص 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 الأقراص الِمرنة فكُلأهَما يسِتخدم نفس طُرق التخزيِن الِمغناطيسية ، تتميز طُرق التخزيِن الِمغناطيسية فِي أنه مِن السَهَل الَكِتابة و الِمسح و إعادة الَكِتابة عَلِي الِمادة الِمغناطيسية ، وكذلِك يُمكن لِلِمادة الِمغناطيسية أن 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 أنها مَلفات Files ، فالِمَلفات عبارة عَن صفوف مِن البايتات التِي قَد تكُون تعبر عَن حروف أو خأنَات ألَواَن Pixels أو تعِلبمات برمجية كي ينفذها الحاسوب أو غَيرها مِن أنوَاع البيأنَات التِي قَد تَحتاج إلى تخزيِن. وعِندما يلزم القراءة مِن القرص الصلب، يقرأ القرص البيأنَات عَلى شَكُل blocks مكُونة مِن مجمُوعة مِن البايتات يقَوم بإرسالَهَا لِلحاسوب...

مَاذا يوجد داخِل القرص الصلب
أولا ينبغي أن نعَرف أن القرص الصلب -بِشَكُل عَأَم- يحتوي عَلِي أجزاء الَكِترونية و أجزاء مِيكَاَنيكية:

الأجزاء الِمِيكَاَنيكية :
- قرص تخزيِني (أو عده أقراص متحدة الِمحور) مغطي بمادة قابلة لِلِمغنطة.

- رؤوس القراءة والَكِتابة.

- ذراع يحمل رؤوس القراءة والَكِتابة.

- مِنظومة مِيكَاَنيكية لتحريك ألَذراع.

- موتور لتدوير الأقراص التخزيِنية.

الأجزاء إلاَلَكِترونية : عبارة عَن لَوحة إلَكِترونية توجد أسفل القرص الصلب.
سنبدأ الآن بتشريح القرص الصلب :

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

كَما نري القرص الصلب يكُون محمي بغطاء مِن الألِمِنيَوم :

و بأسفل القرص الصلب نري لَوحة التحكَم الإلَكِترونية :

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

نقَوم الآن بإزالة الغطاء الألِمِنيَوم مِن عَلِي القرص الصلب فنري إلاَتي داخِل القرص الصلب :

فِي الصُورة السَابقة نري الأتي :

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

ألَذراع arm الَذي يحمل رؤوس القراءة و الَكِتابة Read\Write heads ، و يلزم لَكِل قرص تخزيِني رأسين واحِد لِلقراءة و الآخر لِلَكِتابة و مكَإنهُم كالأتي: واحِد أسفل القرص التخزيِني و الآخر أعَلِي القرص التخزيِني ، فمثْلا لَو كَاَن لدَينا 3 أقراص تخزيِنية فإننا نحتاج ل 6 رؤوس قراءة و كتابة ، ولا تكُون رؤوس القراءة والَكِتابة ملأمْسة لسطح أقراص التخزيِن بل تكُون مرتفعه عَنهَا بمقَدار صَغِير جدا ، بل إن الرأس إذا لأمْسِت القرص التخزيِني فسيؤدي 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 أن تحرك ألَذراع مِن داخِل قرص التخزيِن إلى حافته والعكس 50 مرة فِي الثَاَنية الَواحِدة !!!!!!!!!! ، ويُمكن أن يتم بِناء مثْل هَذه الِمِنظومة بإسِتخدَأَم موتور خطي Linear سَريع . يوجد الآن نَوعاَن مِن التكنولَوجيا التِي تسِتخدمها هَذه الِمِنظومة الِمِيكَاَنيكية :

الأولِي : تعرِف بال band stepper motor و تعتمد فِي فكِرتها عَلِي كَمية الَكِهرباء التِي ترسلَهَا لَوحة التحكَم إلاَلَكِترونية ، و لَكِِن هَذه التكنولَوجيا غَير مسِتخدمة لأنها كَثيرة الِمشاكُل نتيجة لتأثرها بدرجة الحرارة و لأنها تتلف بَسرعة. اقسأَم إلاَرتكُل
كَمبيوتر حاسب تَعريفات قِطع صياَنة اجهزة PC Computer Hardware
تَحمِيل برأَمِج تَنزيل برنَأَمج Programs Software Download

الثَاَنية : Voice Coil فِي هَذا النَوع تقَوم لَوحة التحكَم إلاَلَكِترونية بإرسال تيار كهربائي إلى الِمحرك وهَذا التِيار يسِتخدم فِي تولِيد مجال مغناطيسي لتحريك ألَذراع ضد زنبرك ، مما يجعل لَوحة التحكَم إلاَلَكِترونية قادرة عَلى التحكَم بموقِع الرأس-لأنها 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 أجزاء مِن الِمسارات ، الشَكُل التإلَى يوضح ذلِك :

الِلَون الأحَمر يمثْل الِمسار ، والِلَون الأزرق 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 256أو 512 بايت ، و لَكِِن نظم التشغيل غالبا ما تتعَأَمل مَع القطاعات بأن تقسم كُل مجمُوعة مِنها إلى ما يعرُف ب Cluster.

كَيف يتم توصيل القرص الصلب بالَكُِمبيوتر :

تسِتخدم الأقراص الصلبة نَوعين مِن ال Interface لِلتعَأَمل مَع الَكُِمبيوتر :

EIDE ويُمكن اختصارها إلى " IDE " و فَيها تكُون الإلَكِترونيات الِلازمة لتشغيل القرص موجودة بداخِلَه - فِي لَوحة التحكَم إلاَلَكِترونية - ولِيس خارِجه ، وهِي الأكُثر شيوعاً بيِن مسِتخدمي الَكُِمبيوتر ، وهِي نفسها الِمسِتخدمة فِي مشغلات إلاَسطوأنَات الِمدمجة ، ويتم توصيل القرص الصلب بالِلَوحة الأم عَن طَريق كابل مباشرة دون إسِتخدَأَم كروت إضافِية.
SCSI هَذا النَوع أسرع بكَثير مِن النَوع الأول و لَكِِنه أيضاً مكُلف عَنه ، ويسِتخدم غالبا فِي السيرفرات والأجهزة التِي تتطلب سرعات عالِية ، ولَكِِن لتوصيل القرص الصلب مَع الِلَوحة الأم يلزم أن يكُون هُناك كارت إضافِي يركب بالِلَوحة الأم.
العوأَمل الِمؤثرة عَلِي الأقراص الصلبة :

مَعدل نقل البيأنَات Data rate هُو عدَد ال Bytes التِي يتم نقلَهَا مِن القرص الصلب لِلَكُِمبيوتر فِي الثَاَنية الَواحِدة, ويترأَوح بيِن 5 إلى 40 ميجابايت فِي الثَاَنية الَواحِدة.
زمِن الَوصول Seek Time هُو الزمِن الِمسِتغرق بيِن طلب الِمَلف مِن القرص الصلب و وصول أول Byte مِن الِمَلف إلى الَكُِمبيوتر.
سرعة دوراَن القرص الصلب ، فكُلِما كَأنتَ سرعة الدوراَن أعَلِي كَاَن ذلِك أفضل.
نَوع ال Interface الَذي يسِتخدمه القرص الصلب.
الَكِثافة التخزيِنية ، وهِي عدَد ال Bytes التِي يُمكن تخزيِنها فِي مسَاحة مَعينة مِن القرص الصلب.
وطبعا الأهُم 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 أن تعرِفنا عَلِي التكوَين اَلفِيزيائي القرص الصلب فِي الدرس السَابق ، سنتعمق أكُثر فِي كَيفِية التعَأَمل مَع القرص الصلب.شاهد ايضَا