الف باء كمبيوتر-- جزء سابع

القرص الصلب ومكوناته وأنواعه

هي وحدة التخزين الأساسية في الحاسب الآلي ، تكمن وظيفتها الأساسية في التخزين الضخم لبيانات الحاسب الآلي ، وعلى رئسها نظام الشغيل ، وما يلحق به من برامج كالتطبيقات المشهورة مثل تطبيقات الأوفس من مايكروسوفت وغيرها ، كما يحتفظ فيها المستخدم بوثائقه الخاصة كالصور وعروض الفيديو وجداول البيانات والمراسلات التي ينتجها عبر التطبيقات المختلفة.

أعلاه صورة لظهر القرص الصلب ، وانصح بترك فك أي قرص صلب لأن هذا يتلفه ، فالقرص مفرغ من الهواء أصلا لذلك يمكنك التجربة على قرص قديم إذا أحببت ، ولفك القرص سنحتاج لمفك خاص سداسي الشكل وهذا ما تبينه الصورة التالية:

هذه صورة لأحد المسامير الستة وغالبا ماي يوجد مسمار او اثنين تحت الملصق واحدهما في الدائرة الكبرى التي تراها في وسط القرص الصلب.

[أولا] المكونات الداخلية للقرص الصلب:

وهذه صورة أخرى تبين الأجزاء المهمة في القرص الصلب:

1.
الأقراص الممغنطة وقابلة للكتابة عليها من الجهتين وهي المخزن الرئيسي للمعلومات وتتكون من عدة أقراص.
2.
رؤوس القراءة والكتابة يوجد رأس لكل جهة من جهتي كل قرص.
3.
مغناطيس لإرجاع الرؤوس إلى أدنى حد لها.

ترى الرؤوس مرتبطة بمجموعة أسلاك ذهبية ، بعض هذه الأسلاكك لتوصيل البيانات والبعض الآخر أسلاك كهربائية للتحكم في الرؤوس بالتوافق مع المغناطيس ، وللمزيد من التوضيح قمنا بفك الأقراص وكذلك المغناطيس ليبقى رأس القراءة كما هو مبين من هذه الصورة:

فالشحنة الكهربائية التي تصل عبر الأسلاك إلى الطرف الخلفي لمقبض أقراء القراءة تحدد مدى استجابات الرأس للمغناطيس تنافرا بناء على موقع البيانات المقروءة على الأقراص.

وأما أقراص القراءة فقمت بفكها واحدا نلو الآخر ثم صورتها ليظهر مدى شدة صقلها وانعكاس الصورة عليها ، لأنها تصبح كالمرآة كما تبين هذه الصورة:

وقد وضعت القرص على قماش أسود ثم قمت بتصوره وترى وضوح انعكاس عملية التصوير ، وأما الأقراص المجمعة فظهرت في هذه الصورة بعد فكها عن القرص وإعادة تجميعها في بعض:

وأدناه كذلك صورة أخرى:

وأما قرؤوس القراءة فتبينها الصورة التالية:

وهذه صورة أخرى للرؤوس وقد ركبت على الأقراص:

وكلا الصورتين إذا استعطنا استيعابهما بشكل صحيح فأننا سنفهم جزئا من آلية القراءة ، فكل رأس معد للقراءة والكتابة ، ويوجد على وجهي كل قرص رأسان للقراءة والكتابة ، ولو كان لديك 3 أقراص فهذا يعني وجود 6 رؤوس للقراءة والكتابة.

ولكي نفهم ميكانيكية عمل القرص نستعين بالرسم أدناه:

أما هذه الصورة فتحتوي تقسيم القرص الدائري:

فكل قرص دائري يقسم إلى:

* Partition ويحوي مجموعة من الـ Cluster.
* Cluster ويحوي مجموعة من الـ Sector.
* Sector وهو أصغر قطاع يمكن الولوج له كوحدة واحدة على القرص الدائري.
* Track وهو مقطع دائري كامل من القرص ويحوي مجموعة Clusters.

[ثانيا] المكونات الخارجية للقرص الصلب:

ونقصد بها التوصيلات والإبر ، وهي وصلتين ومجموعة واحدة من إبر إعدادات الماستر والسليف ، وهذا بالطبع مخصص فقط للأقراص الصلبة المعتمدة على تقنية IDE وتقنية ATA ، والتقسيم كما هو مبين في الصورة والرسم التالي:

لا يضيرك الترتيب الموجود في الصورة السابقة والذي يختلف عن الرسم لكن سنشرح كل واحد على حدة.

القسم الأيمن: هي الوصلة المخصصة للطاقة ، ويمكن الحصول على كيبل الطاقة من محول الطاقة الخاص بالهيكل.

القسم الذي يحوي الإبر ذات الأعدد من 1 إلى 40 أو هو القسم الأيسر في الصورة والأوسط في الرسم وهي وصلة كيبل البيانات (الحزام الأبيض) وهذه الوصلة خاصة بالأقراص التي تعمل وفق تقنية IDE.

أما القسم الأخير فيتكون من 4 أزواج من الإبر والذي يأتي في الوسط في الصورة وعلى اليسار كما هو الرسم فهي إبر تعديل إعدادات Master و Slave التي تحدد كيف تتعامل اللوحة الأم مع هذا القرص.

كذلك هذه الصورة لقرص يعتمد على تقنية SATA ومن اليمين إلى اليسار الأجزاء هي:

* مقبس تغذية الكهرباء من نوع SATA.
* مقبس كيبل البيانات من نوع SATA وترى الفارق في الحجم بينه وبين مقبس ATA الآنف الذكر.
* مقبس إعدادات Master/Slave للقرص الصلب.
* مقبس تغذية الكهرباء القياسي.

قد تتسائل عن سر وجود مقبسين للكهرباء ، القياسي هو الأولى ، لعل مقبس SATA للكهرباء سيكون لتطويرات مستقبلية ، ويوجد الآن توصيلات Converter للتحويل ما بين مقابس SATA-Power الخاص بالطاقة والمقابس القياسية.

[ثالثا] أنواع الأقراص الصلبة:

هناك عدة تقسيمات لأنواع الأقراص الصلبة ، لكن التقسيم الرئيسي الذي يعتبر الأهم هو تقنية النقل المستخدمة في الأقراص الصلبة ، إما تقنية IDE أو تقنية SCSI.

تقنية SCSI:

وهي اختصار للكلمات Small Computer System Interface وهي تعتمد على نقل المعلومات بشكل متوازي ، وتتميز بالسرعة العالية ، كما أنها من الممكن أن تستخدم من خارج الحاسب الآلي عبر وصلات خاصة ، ومن الممكن أن تصل أطوال وصلاتها إلى 25 أمتار تقريبا ، هذه التقنية تعمل على قناة واحدة تقبل حتى 16 وحدة تخزين بتقنية SCSI.

وصلت سرعة نقل البيانات في هذه التقنية إلى 160 ميجابايت في الثانية ، والمستقبل يبشر بسرعة 320 ميجابايت و 640 ميجابايت في الثانية ، ميزة هذه التقنية سرعتها العالية وقدرتها التخزينية العالية وكذلك القدر على توصيل وحدات كثيرة ، وأما عيوب هذه التقنية فتكمن في كلفتها المرتفعة جدا وصعوبة إعداداتها.

تناسب هذه التقنية الشبكات وسيرفرات الإنترنت فهي تعمال بكفاءة أكبر من التقنية الأخرى IDE التي تناسب المستخدم الشخصي.

تقنية IDE:

Integrated Drive Electronics وهي تقنية تنتقل فيها البيانات بطرق تختلف عن SCSI حيث أنه لا يمكن تركيب أكثر من قرصين صلبين على قناة واحدة بعكس أقراص SCSI التي تستوعب فيها القناة الواحدة 16 قرص ، وغالبا ما تأتي تقنية IDE بقناتين ، كل قناة لديها القابلية لتوصيل وحدتين (قرص صلب أو سواقة الأقراص المضغوطة ، أو جهاز النسخ الاحتياطي) بحيث تكون إحدى الوحدتين Master والأخرى Slave وتسمى القناة الأولى Primary والثانية secondary وبهذا يكون مجموع الوحدات الأربع موزعة كالتالي:

*
Primary Master
*
Primary Slave
*
Secondary Master
*
Secondary Master

ويفضل دائما دائما أن يوضع القرص الصلب على Primary Master وسواقة الأقراص المدمجة CDROM على Secondary Master.

وتقنية IDE في حد ذاتها تعمل وفق إحدى تقنيتين:

ATA وتسمى كذلك PATA وخي اختصار لكلمة Parallel Advanced Technology Attachment ، ومن الاسم يتضح أنها تنقل البيانات بشكل متواز ، وتستخدم للأقراص الصلبة التي تعتمد تقنية نقبل البيانات بواسطة الحزام العريض والذي يتكون من 80 سلكا ويعمل بقدرة نقل بيانات توازي 133 ميجابايت ظاهريا ، وحزام البيانات هذا لا يمكن أن يزيد طوله عن 40 سنتيمتر وإلا ستظهر الكثير من المتاعب من وراء ذلك.
SATA وهي التقنية المقابلة لتقنية PATA وأحدث منها وهي اختصار لكلمة Serial Advanced Technology Attachment وهذا يعني اعتمادها على طريقة نقل البيانات بشكل متسلسل أو متتالي ، وحاليا تعمل وفق تقنيات بقدرة نقل 150 أو 300 ميجابايت ظاهريا ، وتتميز هذه التقنية باستخدام حزام بيانات يصل عرضه إلى عُشر عرض حزام بيانات PATA مما يساهم في تقليل المساحة المستنفذة في الهيكل ويساهم في تدوير الهواء بشكل أفضل كما أن هذا الكيبل يسهل عملية تجميع الأجهزة المضغوطة الحجم ، كذلك تتميز هذه التقنية بالقدرة على النقل لمسافة متر كامل ، أي مسافة أطول بنسبة 150% من سابقه ، كما أن بعض الشركات سهلت عملية اتسخراج هذا القرص خارج الجهاز بتقنيات مبسطة جدا بحيث يعمل وكأنه قرص خارجي.

تصل تقنية IDE لعامة المستخدمين وقد وصلت في أداءها إلى ما يقارب أداء أقراص SCSI وبسعر مناسب جدا ، كما أضافت لها تقنية RAID المزيد من الأداء والمزيد من الفوائد.

[رابعا] تقنيات نقل أخرى:

خلال الأعوام المنصرمة تطورت تقنيات النقل والمنافذ خاصة مع ظهور تقنية USB و تقنية Firewire وقد ساعدت كلا التقنيتين في ظهور أجهزة جديدة وتطوير إجراءات النسخ الاحتياطي والتخزين المتنقل.

تقنية IEEE 1394:

تستخدم هذه التقنية ما يسمى بالخط الساخن FireWire ، من المكن توصيل 64 وحدة بها ، وتقدم أداء يصل إلى 400 ميجابيت في الثانية لكل وحدة ، والجيل القادم الذي سيحمل اسم 1394b سيقفز بالسرعة إلى 800 ميجابت في الثانية لكل وحدة ، ومن إيجابيات هذه التقنية توفيرها الطاقة للوحدات التي تتصل بها إذا كانت داخلية أما الخارجية منها فغالبا ستحتاج إلى مصدر طاقة خارجي.
من إيجابيات هذه التقنية سرعتها العالية واتساع عدد الوحدات المستطاع توصيلها وتنوعها من الأقراص الصلبة والسكانرات والكميرات ، كذلك فهذه التقنية تدعم مواصفات Hot pluggable والتي تعني قابلية التوصيل والفصل وإعادة التوصيل دون الحاجة لإغلاق الجهاز ، ويعيبها أنها غالية جدا.

تقنية USB :

وهي اختصار لكلمات Universal Serial Bus وهذه التقنية تقبل حتى 127 وحدة مختلفة الغرض ، من الممكن أن توصل عبر مفرعات USB-Hubs والتقنية الحديثة وهي USB2 قفزت بسرعة نقل البيانات إلى 480 ميجابت ، وغدت الآن العنصر الرئيسي المستخدم في أجهزة الكمبيوتر لتزويد الحاسب بالطرفيات ، من الماوس ولوحة المفاتيح والأقراص الصلبة المتنقلة و سواقات الأقراص المدمجة الخارجية وغيرها ، ويحرص كثير من المستخدمين على اقتناء أقراص صلبة خارجية متصلة عبر منافذ USB.

[خامسا] أفضل مواصفات للأقراص الصلبة:

هناك عدة قياسات مختلفة لمواصفات القرص الصلب ، ولكون غالب الأعضاء من مستخدمي أقراص IDE بنوعيها SATA و PATA فسوف نضع المواصفات المقترحة الخاصة بهذه التقنية فقط ، ونتحدث عن المواصفات المناسبة للأجهزة المكتبية ، كما أود أن أنوه إلى أن سرعة أداء القرص الصلب لا تشكل تأثيرا كبيرا على أداء النظام ككل ، باستثناء تشغيل الملفات التشغيل الابتدائي عند استدعائها من القرص الصلب أو عملية انطلاق النظام ، لكن هذا لا يعني إهمال أداء القرص الصلب.

سرعة دوران القرص الصلب:

سرعة 10.000 دورة في الدقيقة وهي فقط لأقراص تصنعها شركة WesternDigital وتسميها Raptor وهذه الأقراص تتميز بأداء مرتفع يجعلها أسرع أقراص صلبة في تقنية IDE ولكنها تتميز بارتفاع درجة حرارتها وارتفاع الضجيج الذي تصدره بسبب سرعة دوران القرص ، كما أنها مرتفعة السعر ، بالإضافة إلى سعتها التخزينية التي تأتي على أحد حجمين ، إما 36GB أو 74GB وهي سلبية ، ولكنه مناسب جدا لمن يريد أن يصل إلى أداء مرتفع لعمليات بدء التشغيل وانطلاق البرامج.

سرعة دوران 7200 دورة في الدقيقة ، وتصنعها جميع شركات القراص الصلبة ، هذه الأقراص تعتبر الخيار الأمثل للأداء بسعر مناسب ، ولكنها تبقى تعاني من مشكلة ارتفاع درجة حرارة القرص ، علما بأن بعض أقراص هذه الفئة قد تزيد درجة حرارتها عند النشاط المرتفع عن درجة حرارة أقراص Raptor ذات سرعة دوران 10.000 دورة في الدقيقة ، كما تعاني كذلك من الضجيج الذي يحدثه سرعة دوران القرص الصلب ، وهذه الأقراص تأتي بسعات تخزينية عالية أكبر من السابقة ، وهي ما ننصح به دائما ، لكن يفضل أن يتم تضمين القرص الصلب بوسية تبريد مناسبة حتى يتم محافظا على برودته ، لأن الاقراص التي تتعرض لارتفاع درجات الحرارة قد تواجهها مشكلات كثيرة سبق أن تحدثنا عنها في مقال حول القطاع التالف Bad Sector.

سرعة دوران 5400 واعتقد أنها قد تختفي من السوق خلال السنين القادمة ، تتميز هذه التقنية بانخفاض تكلفتها وهدوءها كما تتميز بانخفاض درجة حرارة عملها إلا أن أداءها يقل عن أقراص 7200 دورة بشكل ملحوظ جدا ، لكننا نوصيه بها في حالة البحث عن أجهزة منخفضة السعر.

حجم ذاكرة الكاش/البفر

الذاكرة الوسيطة أو المؤقتة أو الكاش كما هو متعارف عليه وظيفتها تسريع نقل البيانات ، وكلما زادت كلما ارتفع أداء القرص الصلب ، وهناك ثلاثة مستويات شهيرة من هذه الذاكرة إما 2 أو 8 أو 16 ميجابايت ، و 2 ميجابايت إداءها غير مقبول وأما 8 ميجابايت فأداءها مرتفع ، وأما 16 ميجابايت فترتفع بنسبة مؤية ضئيلة عن 8 ميجابايت ، مما يجعلنا نعتقد أنها غير مجدية لدفع مبلغ مرتفع لها ، لذلك نوصي أن يكون القرص الصلب بسعة ذاكرة كاش تساوي 8 ميجابايت.

هل اشتري تقنية PATA أم تقنية SATA؟

المقترح هو الانطلاق إلى تقنية SATA الأحدث ، وصحيح أن بعض الاختبارات أثبتت أن أداء PATA يتفوق على SATA لكن كل هذا بنسبة ضئيلة جدا هامشية لا تستحق الإشادة ، فيكون المفضل الاعتماد على تقنية SATA لما تمثله من تطور مستقبلي ولسهولة التعامل مع كابلات تقنية SATA التي تتميز بالنحافة بحيث لا تعيق حركة الهواء في داخل الجهاز