ميزات الأقراص الصلبة hard drive

تحتاج بعض التطبيقات الحساسة إلى أنواع خاصة من الأقراص الصلبة تتمتع بأدائية ووثوقية عالية. نقدم في هذه المقالة لمحة عن أنواع الأقراص الصلبة ومواصفاتها واستخداماتها في بعض التطبيقات الخاصة.

ما هوالقرص الصلب؟
يعتبر القرص الصلب أحد أهم العتاد الموجود داخل الحاسوب ويستعمل كوسيط تخزين دائم للحواسيب الشخصية وطرفيات العمل والمخدمات وبعض المنتجات الالكترونية الأخرى التي تستخدم أقراصاً صلبة للتخزين مثل الكاميرات الرقمية ومشغلات الفيديو الصوت. تؤمن الأقراص الصلبة سعات تخزين كبيرة ولجميع أنواع الملفات مما يجعلها ضرورية لزيادة كفاءة العمل.

لمحة تقنية
كما هو معلوم فإن الأقراص الصلبة هي وسائط تخزين دائمة، بمعنى أنه لا توجد حاجة لتزويدها بالطاقة الكهربائية كي تبقى محافظة على المعلومات الموجدة عليها، على عكس الذواكر العشوائية الوصول RAM . تحوي هذه الأقراص على صفائح دائرية مصنوعة من مواد مغناطيسية مع رؤوس للقراءة والكتابة. كما توجد عدة رؤوس للقراءة والكتابة حسب الأوامر الآتية من النظام.

استخدامات الأقراص الصلبة

محددات الأقراص الصلبة

مقاس القرص
توجد عدة مقاسات للأقراص الصلبة حتى تؤمن للزبون اختيار مناسب للتطبيق الخاص به:

مقياس 3.5 بوصة هو المقياس المستخدم في الحواسيب الشخصية والمخدمات، ورغم كون هذا المقياس كبير نسبياً إلا أنه يقدم أكبر سعة تخزين من بين باقي المقاسات. ويمكن ملاحظة أن الهياكل المعدنية للحواسيب الشخصية والمخدمات توفر مكاناً مناسباً لهذه الأقراص الصلبة.

3.5-inch hard drive

أغلب الظن أن مستخدمي الحواسيب المحمولة Notebook يعرفون الأقراص الصلبة بمقياس 2.5 بوصة كونه المستخدم في هذه الحواسيب لما يتمتع به من استهلاك قليل للطاقة ونشر أقل للحرارة وزيادة في الوثوقية كما أنه يوفر في المساحة داخل الأجهزة.

2.5-inch hard drive

تسمى الأقراص الصلبة ذات المقاس 1 بوصة بالأقراص الصلبة المايكروية Micro Hard Drive ، وهي مصممة للأجهزة الرقمية صغيرة الحجم والقابلة للحمل من قبل المستخدم كأجهزة المساعدة الرقمية PDA والكاميرات الرقمية ومشغلات MP3 . ورغم كون هذه الأقراص ذات سعات صغيرة تقدر ببضعة وحدات من GBs إلا أنها مناسبة جداً لهذه الأجهزة.

1.0-inch hard drive

سعة التخزين
تعتبر سعة تخزين البيانات أهم العوامل في اختيار القرص الصلب لأنه يحدد كمية المعلومات التي سيكون بإمكانك التعامل معها. تهتاج هذه الأيام نظم التشغيل والبرامج ثلاثية الأبعاد وملفات الفيديو الرقمية عالية الجودة لعدة وحدات من GB . يمكن أن تتسع الأقراص ذات المقاس 3.5 بوصة إلى ما يزيد عن 500 GBs من البيانات. حتى أن الأقراص الصلبة المايكروية المدهشة ذات المقاس 1 بوصة تصل سعاتها إلى ما يزيد عن 8 GBs . يتوقع لهذه السعات أن تبقى في حالة تزايد مع مرور الوقت.

سرعة دوران القرص
عادة ما نستخدم التعبير (عدد الدورات في الدقيقة Rotation Per Minute واختصاراً RPM ) كدليل عن سرعة دوران القرص، كلما ازدادت هذه السرعة كلما ارتفعت أدائية القرص الصلب أي كلما نقص الزمن اللازم لعمليات القراءة والكتابة من وعلى القرص الصلب. التطبيقات الحساسة لأدائية وسائط التخزين عادة ما تكون بين 10,000 RPM وبين 15,000 RPM في حين أنه في تطبيقات الحواسيب الشخصية تستعمل الأقراص الصلبة ذات سرعة دوران 7200 RPM .

الذاكرة المخبأة
توجد على لوحة التحكم بالأقراص الصلبة ذاكرة عشوائية ذات سرعة قراءة وكتابة عالية، تشكل هذه الذاكرة وسيطاً بين القرص الصلب من جهة وبين ذاكرة الحاسوب العشوائية RAM من جهة أخرى. فعندما يطلب النظام مجموعة من البيانات من على القرص الصلب فإن القرص الصلب لا يقوم فقط بقراءة هذه البيانات وإنما يجلب كمية من البيانات المجاورة أيضاً ويخزنها في الذاكرة المخبأة توقعاً منه أن النظام سوف يقوم بطلبها في وقت لاحق وهذا الأمر صحيح إحصائياً، لذلك كلما ازدادت سعة هذه الذاكرة كلما ارتفعت أدائية القرص الصلب حيث يقل عدد عمليات القراءة والكتابة من وعلى السطوح الفيزيائية للأقراص. تبلغ سعة هذه الذاكرة في الأقراص الصلبة ذات المقاس 2.5  بوصة و3.5 بوصة 2MB أو 8MB أو 16MB في حين أنه في الأقراص الصلبة ذات المقاس 1 بوصة تبلغ سعة هذه الذاكرة 128KB .

ضجيج الصوت
يعتبر القرص الصلب من الأجزاء المصدرة للأصوات المزعجة، تقاس هذه الأصوات بـ dB ، ويعتبر القرص الصلب هادئاً إذا كانت ذروته أصغر من 25dB .

طريقة التواجه مع اللوحة الأم
توجد عدة بروتوكولات للتواجه بين القرص الصلب والحاسوب متمثلاً بلوحته الأم في معظم الأحيان، أهم هذه البروتوكولات هي:

يشير الاختصار ATA إلى معيار Advanced Technology Attachment الذي بقي مستخدماً لمدة 15 عاماً لربط الأقراص الصلبة بالحواسيب، وهي تستخدم 16 خطاً بشكل تفرعي وأعطيت حالياً اسم PATA لتمييزه عن المعيار الجديد SATA . يسمى هذا المعيار أيضاً بـ IDE  أو EIDE  (Enhanced Integrated Drive Electronics) .
يوجد سرعتين لنقل البيانات إما ATA100MB/s   أو  ATA133MB/s وكلاهما مستخدم حتى الآن في سواقات الأقراص الليزرية.

يعتمد هذا المعيار الحديث على تقانة نقل البيانات بشكل تسلسلي وليس بشكل تفرعي، أول ما يميز هذا المعيار عن سابقه هو إمكانية استخدام كابلات أطول وأرفع لسهولة التوصيل ضمن هياكل الحواسيب، كما أنه يحويعدد مغارز أقل لتخفيض التداخل الكهرومغناطيسي، كما أن إشارات التخاطب ذات جهود أخفض لتخفيض هامش الضجيج الكهربائي. كما تفوق سرعة نقل البيانات سرعتها في معيار PATA حيث تصل في المعيار SATA 1.0 سرعة 1.5Gb/s وفي SATA 2.5 تصل سرعة نقل البيانات إلى 3Gb/s .

معيار SCSI أو Small Computer System Interface   هو المعيار المحبذ استخدامه عند وجود عدة أقراص كما في المخدمات أو في بيئات العمل RAID ، لما تؤمنه من فعالية كبيرة ووثوقية كبيرة. بدأت باستخدام التقانات التفرعية في بدايتها ثم تستخدم الآن التقانات التسلسلية في نقل البيانات.

يوسم هذا المعيار بأنه معيار الأجيال الجديدة لوسائط التخزين الخاصة بالتطبيقات الكبيرة للشركات لم سيتمتع به من سرعات نقل بيانات عالية جداً، كما أنه سيأخذ طريقه للحواسيب الشخصية لأنه متلائم تماماً مع المعيار SATA .

هو ذات المعيار المستخدم للتعامل مع وسائط التخزين ذات الذواكر الوماضة Flash Memory ، يستخدم للتواجه مع الأقراص الصلبة ذات المقاس 1 بوصة. يوجد نوعين لهذا المعيار (I-II )، الفرق بين كلا المعيارين هو في الثخن حيث تستخدم الأقراص الصلبة المعيار CF II .

كيف سيتم اختيار القرص الصلب المناسب؟

تنصح الشركات المصنعة دراسة التطبيق الموجه إليه وسيط التخزين لتحديد المعيار المناسب لعملية التواجه :

وتجدر الملاحظة أخيراً هنا إلى ضرورة قراءة مواصفات اللوحة الأم بشكل جيد لاختيار معيار التواجه المناسب.
 

وهو ما يحدد بشكل رئيس أدائية القرص الصلب كما ذكرنا سابقاً، إلا أن سرعة الدوران يجب تكون متوافقة مع معيار النقل لذلك يرتبط هذان العاملان مع بعضهما بالجدول التالي:

إذا قمنا بتسجيل شريط لمدة ساعة واحدة على آلة الكاميراالعادية وأردنا نقله إلى الحاسوب فإنه سيأخذ حوالي 13GB من سعة القرص، إذن لا يوجد شك أننا جميعاً نرغب بسعات كبيرة للقرص الصلب عند شراؤه إلا أننا هنا سنعرض طريقة لحسا ثمن وحدة التخزين بأسعارها الحالية التقريبية:

كما يجب علينا الانتباه إلى أن الهيكل الخاص بالحاسوب توجد فيه عدة غرف لتثبيت الأقراص الصلبة مما يسهل عملية الترقية بإضافة قرص صلب آخر دون الحاجة للاستغناء عن القرص الموجود أصلاً، وهنا يمكن للمستخدمين أصحاب التطبيقات الهامة استثمار بيئة العمل array of independent disks واختصاراً (RAID ) من اللوحة الأم في حال كانت تدعم ذلك أو بوضع بطاقة خاصة. مهمة بيئة العمل RAID أنها تدير آليت حفظ المعلومات والبيانات بشكل متكرر منعاً لانهيار النظام إلا أنه يجب الانتباه إلى ضرورة حماية هذه البيانات من الفيروسات وإنشاء نسخة احتياطية نظيفة دائماً. كما توجد وسائط التخزين الشبكية التي تستعمل عدة أقراص صلبة لزيادة سعات التخزين. كما لا يفوتنا إلى أن نشير إلى سواقات الأقراص الصلبة الخارجية مدعومة بمعيار التواجه SATA مربوطاً بمنافذ الحاسوب نوع USB 2.0 أو FireWire .

تلعب سعة الذاكرة المخبأة مثل سرعة الدوران دوراً أساسياً في أداء القرص الصلب، تبلغ سعة هذه الذاكرة في الأقراص الصلبة ذات المقاس 2.5  بوصة و3.5 بوصة 2MB أو 8MB أو 16MB في حين أنه في الأقراص الصلبة ذات المقاس 1 بوصة تبلغ سعة هذه الذاكرة 128KB .

إعداد و تقديم:
م. محمّد الحمّامي