القرص الصلب: مكوناته، وأنواعه، وكيفية عمله

Share on facebook
Share on twitter
Share on linkedin
القرص الصلب|||||

القرص الصلب (بالإنجليزيَّة: Hard Disk)، هو وحدة التخزين الرئيسية في الحاسوب، وهو يتكون من أقراص ممغنطة تدور ويقوم لاقط كهرومغناطيسي بالقراءة والكتابة من وإلى السطح الممغنط. من أهم الخصائص التي تميز كل قرص صلب عن آخر، سعة التخزين وسرعة الدوران.

نبذة عامة

تم اختراع الأقراص الصلبة في الخمسينيّات، وكانت عبارة عن أقراص كبيرة يصل قطرها إلى حوالي 20 بوصة وعلى الرغم من حجمها الكبير إلا أنها كانت تتسع للقليل من الميجا-بياتات. وهو لا يختلف في طريقه تخزينه للبيانات عن شرائط الكاسيت والأقراص المرنة فكلاهما يستخدم نفس طرق التخزين المغناطيسية، تتميز طرق التخزين المغناطيسية في أنه من السهل الكتابة والمسح وإعادة الكتابة علي المادة المغناطيسية، وكذلك يمكن للمادة المغناطيسية أن تحتفظ بالمعلومات المخزنة عليها لمدة طويلة بسبب أنها تستقطب وتحافظ على شكل استقطابها عند تعرضها لحقل مغناطيسي معين من أداة القراءة والكتابة المغناطيسية.

ويتم تخزين البيانات على القرص الصلب على هيئة صفر وواحد أي ديجيتل (digital)، يقوم الحاسوب بالتعامل معها على شكل بتات (bits)، أي أن كل خانة أو بت، قد تحوي صفر أو واحد فقط أي تحوي نبضة كهربائية أو لا نبضة و في حالة القرص الصلب فإن الذرات المغناطيسية المكونة للقرص الصلب المغناطيسي إما أن تكون مستقطبة في اتجاه (أو شكل معين) أو لا تكون، ويتعامل معها نظام التشغيل على أنها أجزاء أحرف وأوامر حيث أن أي تسلسل معين للأصفار والآحاد قد يكون حرف أو محرف أو أمر تحكمي أو تعليمه برمجية لنظام التشغيل أو خانة لونية عنصر صورة (pixel)، أي يكون تجمع أو تتالي 8 بتات (خانات) هو بايت واحد، الذي هو حرف واحد أو عنصر واحد من صورة، ثم يشكل تتالي بايتات نصوصًا وصورًا وملفات (Files)، فالملفات عبارة عن صفوف من البايتات كي ينفذها الحاسوب أو غيرها من أنواع البيانات التي قد تحتاج إلى تخزين. وعندما يلزم القراءة من القرص الصلب، يقرأ القرص البيانات على شكل (blocks) مكونة من مجموعة من البايتات يقوم بإرسالها للحاسوب.

القرص الصلب

مكونات القرص الصلب

    1. الأقراص الممغنطة الدائرية (Cylinders) أو (Platters)
    2. محور الدوران (Spindle)
    3. رءوس الكتابة و القراءة (Read/Write Heads)
    4. الدوائر الإليكترونية (Electronic circles)

الأقراص الممغنطة الدائرية Cylinders أو Platters

عبارة عن مجموعة من الأقراص الممغنطة الدائرية و المطلية بمادة قابلة للمغنطة كأكسيد الحديد او غيرها و هي مزدوجة الطبقة حيث يمكن القراءة من الطبقة العلوية و السفلية معًا، مثبتة فى محور الدوران Shaft، وكلما زادت سرعة دورانها زادت سرعة القراءة و الكتابة.

محور الدوران Spindle

تثبت جميع القراص الدائرية الممغنطة على المحور حيث يقوم بالدوران محركا معه الأقراص الدائرية، و هو موصل من الأسفل بموتور صغير

رؤوس الكتابة و القراءة Read/Write Heads

تتحرك الرءوس ذهابًا و إيابًا على الأقراص الدائرية من خلال أذرع افقية تمتد على كلتا الطبقتين العلوية والسفلية و يمكنها الوصول لأي نقطة على الأقراص الممغنطة من خلال حركتها مع حركة دوران الأقراص

الدوائر الإليكترونية Electronic circles

تقوم بترجمة الإشارات الكهربية المرسلة إليها من جميع قطع الكمبيوتر إلى أوامر يتم تنفيذها من خلال رءوس الكتابة و القراءة

محرك الاقراص الصلبة

هو الجهاز الذى يخزن البيانات المشفرة رقميًا على سطح الالواح الدوارة المغناطيسية كذاكرة غير متطايرة.

أنواع محركات الأقراص الصلبة

إن العامل الرئيسي الذي يحدد نوع محرك القرص الصلب الذي تستطيع استخدامه هو لوحة الأم في كمبيوترك المكتبي أو اللاب توب، حيث يوجد ثلاثة أنواع أو ثلاثة منافذ في لوحة الأم، وهي: (SATA) أو (IDE) أو (SCSI). لوحات الأم القديمة توفر نوع واحد عادة وهو ال (IDE) فقط. لوحات الأم الحالية توفر (SATA) و(IDE). لوحات السيرفرات المتقدمة توفر عدة أنواع منها (SCSI). بالنسبة للوحة أم اللاب توب فهي توفر أحد النوعين (IDE) أو (SATA).

محرك إلكترونيّ متكامل IDE) Integrated Drive Electronics)

القرص الصلب

ويعرف أيضًا باسم (PATA -Parallel ATA)، هذا النوع يعتبر قديم، ولم يعد يستخدم في الأجهزة الجديدة، ولكنه موجود كقطع غيار وما زال يباع في الأسواق.

محرّك ساتا SATA) Serial Advance Technology Attachment)

القرص الصلب

محركات أقراص (SATA) عادة 7 أسنان 4 زوج السنون لإرسال البيانات واستقبالها، والباقي 3 سنون.

توفر محركات اقراص (SATA) معدل نقل بسرعة 300 ميجابايت/ثانية عمومًا.

(SATA) تستخدم كبلات التوصيل المتناظر لتوصيل محرك أقراص ثابتة (SATA). يمكن توصيل محرك أقراص واحد فقط باستخدام كبل (SATA) واحد. إن هذا النوع ظهر ليستبدل النوع الأول، وهو يتفوق على (PATA) من عدة نواحي. وهي الأحدث والأكثر انتشارًا في الجيل الحالي من أجهزة الكمبيوتر، وتستخدم كابل صغير حتى لا يعوق عملية التهوية في صندوق الحاسب و سهلة التوصيل والتركيب ولا تأخذ حيزًا كبيرًا و تعطي حرية أكبر، هذا النوع هو النوع المنتشر والمسيطر على سوق الكمبيوترات للمستخدم المنزلي وهو النوع الذي أنصح به، فقط تأكد من وجود المنفذ في لوحة الأم لديك، مع العلم أن أغلب لوحات الأم أصبحت توفره.

محرك SCSI) Small Computer System Interface)

 

القرص الصلب

هذا النوع لا يستخدم في الكمبيوترات المنزلية وإنما يستخدم في السيرفرات غالبًا؛ لذلك منافذه لا تتوفر إلا في لوحات أم السيرفرات فقط ولن تجده في أجهزة المستخدم المنزلي.

  • محركات أقراص (SCSI) عادة 50 إلى 68 سن.
  • يوفر محرك (SCSI) عمومًا معدل نقل 640MB/sec.
  • هذه الأقراص قابلة للتبديل.
  • تستخدم كبلات (SCSI) لتوصيل (SCSI HDD) بحد أقصى 16 قرص بكبل واحد. وكل قرص صلب يكون له كود مكون من 8 بايت من الكود السداسي عشر المعروف باسم (World Wide Name (WWN.

محرك Solid State Disk

القرص الصلب

في عام 2008 ظهرت تقنية جديده والتي تستخدم عادة في الهواتف والأجهزة المحمولة لما تحمله من مميزات قوية تفيد أكثر وتزيد من أداء الأجهزة وتسمى بـ(SSD)

أما تقنية الـ(SSD) فهي تقنية جديدة ولم تبلغ شهرتها القصوى إلى الآن، وهي تعتبر بمثابة الجيل الجديد لأقراص التخزين! حيث إنها لا تحتوي على أي حركة ميكانيكية أو أي عنصر يتحرك وإنما تتخزن فيها البيانات على قطع الكترونية صغيره تسمى بـ(Flash) وتأتي أيضًا هذه الأقراص بأحجام مختلفة.

كيف تُقرَأ البيانات المخزنة على محرك الأقراص الصلبة؟

البيانات المرسلة إلى القراءة من القرص الصلب تعبر وحدة التحكم بالقرص الذي يخبر محرك القرص الصلب ما يفعله وكيفية تحريك المكونات داخل محرك الاقراص. عندما يحتاج نظام التشغيل إلى القراءة أو الكتابة، فإنه يفحص محرك القرص الثابت جدول تخصيص الملفات (FAT) لتحديد موقع الملف للكتابة المتاحة. فتقوم وحدة التحكم بالقرص بتحريك ذراع القراءة/الكتابة، ثم القيام بمحاذاة رأس القراءة/الكتابة. حيث أن الملفات مبعثرة في كثير من الأحيان، تحتاج الرأس إلى التحرك إلى مواقع مختلفة للوصول إلى المعلومات.

جميع المعلومات المخزنة على محرك الأقراص الصلبة التقليدية -مثل المثال أعلاه- يتم مغناطيسيًا. بعد إكمال الخطوات المذكورة أعلاه، إذا كان الحاسوب يحتاج إلى قراءة المعلومات من القرص الصلب فتكمن المعلومات فى مغناطيسية الاستقطابات الطبقي. أحد جانبى القطبية المغناطيسية 0 والآخر 1. وبقراءة هذه البيانات الثنائية، يستطيع الكمبيوتر فهم البيانات وكتابتها عن طريق رأس القراءة/الكتابة ويوفق الاستقطاب المغناطيسى حسب القيم 0 و 1 يمكن قراءتها فى وقت لاحق.

إعداد : نورا الشويمي
مراجعة علمية: أحمد الشربيني
مراجعة لغوية: إسراء عادل
تحرير: إسلام سامي، زياد الشامي

المصادر:

https://searchstorage.techtarget.com/definition/hard-disk

فريق الإعداد