ما هو القرص الصلب ؟
القرص الصلب هو جزء من مكونات الحاسوب ، وهو المسؤول عن التخزين الطويل الأمد
للمعلومات حتى في حالة قطع التيار الكهربائي عن الجهاز . و بما أن القرص الصلب يخزن
المعلومات بشكل دائم لذلك فهو يسمح للمستخدم بحفظ البرامج و الملفات و أي بيانات أخرى .
و ، RAM و السعة التخزينية للقرص الصلب أكبر كثيراً من السعة التخزينية للذاكرة الرئيسية
. ٢٠ GB توجد اليوم أقراص تتجاوز سعتها التخزينية ال
المكونات الأساسية للقرص الصلب :
يتكون القرص الصلب من أربع أجزاء رئيسية :
الأقراص الدائرية و محور دوران و رؤوس القراءة/الكتابة و مجموعة من الدوائر
الإلكترونية.
الأقراص (الأطباق) الدائرية :هي مجموعة من الأقراص المتصلبة الدائرية الشكل مصنوعة من المعدن
أو البلاستيك ، وجهي كل قرص مغطى بطبقة من أكسيد الحديد أو أي مادة أخرى قابلة
للمغنطة .
كل الأقراص مثبتة من مركزها على محور دوران يعمل على تدوير كل الأقراص بنفس
السرعة .
رؤوس القراءة / الكتابة :
تثبت رؤوس القراءة/الكتابة على ذراع أفقي يمتد على كل من السطحين العلوي و السفلي لكل
واحدة من الأقراص الدائرية . الذراع الأفقي يتحرك ذهاباُ وإياباً بين مركز الأقراص و حافتها
الخارجية وبسرعة كبيرة . هذه الحركة مع حركة دوران الأقراص الدائرية تسمح لرؤوس
القراءة/الكتابة بالوصول إلى أي نقطة على سطح الأقراص .
الدوائر الإلكترونية :
تترجم الدوائر الإلكترونية الأوامر الصادرة من الكمبيوتر ثم تقوم على ضوء تلك الأوامر
بتحريك رؤوس القراءة/الكتابة إلى مكان معين على الأقراص مما يسمح لرؤوس
القراءة/الكتابة بقراءة أو كتابة البيانات المطلوبة .
كيف تخزن البيانات و كيف تسترجع ؟
يخزن الكمبيوتر البيانات على القرص الصلب كسلسلة من البيتات الثنائية
كل بت يخزن كشحنة مغناطيسية (موجبة أو سالبة ) على طلاء من مادة قابلة ( binary bits)
للمغنطة موجودة على سطح الأقراص .
عندما يقوم الكمبيوتر بتخزين البيانات فهو يقوم بإرسال البيانات إلى القرص الصلب على شكل
سلسلة من البيتات . وهكذا يقوم باستلامها أيضا على شكل سلسلة من البيتات المتعاقبة .
يستخدم القرص الصلب رؤوس القراءة/الكتابة لتخزين (كتابة) البيتات مغناطيسياُ على سطح
الأقراص الدائرية . البيتات التي تتكون منها البيانات المخزنة على سطح القرص ليس من
الضروري أن تخزن بشكل متعاقب على سطح القرص ، فمثلا البيتات المكونة لملف ما يمكن أن
تخزن في أماكن مختلفة من سطح قرص ما أو أن تكون موزعة على أقراص أخرى .
عندما يحتاج الكمبيوتر البيانات المخزنة على القرص الصلب تبدأ الأقراص بالدوران بسرعة ثم
تتحرك رؤوس القراءة/ الكتابة ذهاباُ وإيابا إلى موقع معين على سطح الأقراص ، عندها تقوم
رؤوس القراءة/الكتابة بقراءة البيانات وذلك بتحديد الحقل المغناطيسي لكل بت مخزن ، موجب
أم سالب ثم ترسل تلك المعلومات إلى الكمبيوتر .
تستطيع رؤوس القراءة/الكتابة الوصول إلى أي مكان على سطوح الأقراص وفي أي وقت ،
Random Access مما يسمح بالوصول إلى البيانات بشكل عشوائي
( بدلا من تعاقبي كما في الشريط المغناطيسي) ، حيث أن القرص قادر على الوصول العشوائي
الذي يمكنه من الوصول بشكل نموذجي إلى البيانات المطلوبة وفي جزء من الألف من الثانية .
ما هو المقصود بتهيئة القرص الصلب ؟
الكمبيوتر يجب أن يكون قادراً على الوصول إلى البيانات المطلوبة ، وبشكل عام حتى
الأقراص الصغيرة الحجم يمكنها تخزين الملايين والملايين من البيتات .
إذا كيف يعرف الكمبيوتر أين يبحث عن المعلومات المطلوبة ؟
لحل هذه المشكلة يتم تنظيم القرص الصلب من خلال تمييزه لأقسام منفصلة . هذا يسمح
وبكل سهولة للكمبيوتر بإيجاد أي سلسلة من البيتات المخزنة .
المصطلح الرئيسي لتنظيم القرص الصلب يعرف بالتهيئة
ُتعِ د عملية التهيئة القرص الصلب حتى يمكن كتابة الملفات على الأقراص مع إمكانية
استرجاع الملفات المطلوبة فيما بعد وبسرعة كبيرة .
ويجب أن تتم عملية التهيئة للقرص الصلب بطريقتين : التهيئة الفيزيائية و التهيئة المنطقية .
التهيئة الفيزيائية
يجب القيام بعملية التهيئة الفيزيائية قبل التهيئة المنطقية للقرص
الصلب ، والتهيئة الفيزيائية للقرص الصلب ( تسمى كذلك بالتهيئة المنخفضة المستوى )
تتم عادة هذه التهيئة للقرص بعد صناعته مباشرة من قبل الشركة المنتجة للقرص الصلب .
ُتقسِم عملية التهيئة الفيزيائية الأقراص الدائرية للقرص الصلب إلى العناصر الفيزيائية
الرئيسية التالية:
المسارات و القطاعات و الأسطوانات
Paths, Sectors, and Cylinders
أنظر الشكل رقم ٢: هذه العناصر توضح الطري قة التي تخزن بها البيانات وتسترجع فيزيائيًا
المسارات :
المسارات عبارة عن مجموعة من المسالك الدائرية متحدة المركز و موجودة على كلى جانبي
(وجهي) الأقراص الدائرية . و هذه المسارات تعرف عن طريق رقم بداية بالمسار صفر ثم
المسار واحد و .... وهكذا حتى الحافة الخارجية للأقراص .
ُتَق سم المسارات إلى مساحات صغيرة تعرف هذه القطاعات تستخدم لتخزين كمية
ثابتة من البيانات. والقطاعات عادة تهيئ لتحتوي ٥١٢ بايت من البيانات . (البايت الواحد
يتكون من ٨ بت) .
الأسطوانات:
الأسطوانات هي مجموعة المسارات الموجودة على كل من وجهي كل الأقراص الدائرية و
التي هي (أي المسارات) على نفس البعد من مركز الأقراص . أي أن المسارات التي رقمها
صفر مثلاً و الموجودة على كل من الوجه العلوي و السفلي للقرص الدائري الأول و
المسارات التي رقمها صفر و الموجودة على كل من الوجه العلوي و السفلي للقرص الدائري
الثاني و المسارات التي رقمها صفر و الموجودة على كل من الوجه العلوي و السفلي للقرص
الدائري الثالث .... و هكذا حتى آخر قرص تشكل مع بعضها اسطوانة دائرية (وهمية أو
تخيلية) رقمها هو نفس رقم المسارات المتكونة منها تلك الاسطوانة .
إن الكمبيوتر و برامجه تعمل وبشكل متكرر مستخدمة الأسطوانات . فعندما يتم كتابة
(تخزين) البيانات على القرص الصلب في الأسطوانات (في الحقيقة يتم تخزين البيانات على
مستوى الأسطوانات و ليس على مستوى الأقراص الدائرية ) يمكن الوصول إلى تلك البيانات
المخزنة و بشكل كامل دون الحاجة إلى تحريك رؤوس القراءة/الكتابة لأن حركة رؤوس
القراءة/الكتابة بطيئة مقارنة مع سرعة دوران الأقراص . إن استخدام الأسطوانات في تخزين
و استرجاع البيانات يخفض و بشكل كبير الزمن اللازم للوصول إلى تلك البيانات المخزنة .
بعد فترة من عملية التهيئة الفيزيائية من الممكن أن يحدث أن الخصائص الفيزيائية للمادة
القابلة للمغنطة و الموجودة على سطح الأسطوانات الدائرية لربما تتلف بشكل تدريجي ولذلك
تصبح عملية القراءة أو الكتابة من و إلى القطاعات التالفة أصعب بالنسبة لرؤوس
القراءة/الكتابة . القطاعات التي لم تعد قادرة على حمل البيانات تسمىبالقطاعات التالفة
ولحسن الحظ فإنه في الأقراص الصلبة الحديثة وجود مثل هذه القطاعات التالفة نادر . علاوة على ذلك فإن ألحوا سيب الحديثة يمكنها تحديد مكان القطاعات التالفة إن
وجدت ، وببساطة يقوم الكمبيوتر بتعليم (تمييز) تلك القطاعات التالفة على أنها تالفة /(و هكذا
فإن هذه القطاعات سوف لن تستخدم في المستقبل) ويستخدم القطاع التالي في التخزين .
التهيئة المنطقية
بعد القيام بعملية التهيئة الفيزيائية للقرص الصلب ، يجب القيام بعملية التهيئة المنطقية له.
تضع التهيئة المنطقية نظام ملفات للقرص الصلب مما يسمح لنظام التشغيل
(مثل دوس أو ويندوز أو او اس ٢ أو لينكس ) باستعمال المساحة المتوفرة على القرص
الصلب لتخزين و استرجاع الملفات .
إن أنظمة التشغيل المختلفة تستخدم أنظمة ملفات مختلفة ، لذلك فنوع التهيئة المنطقية التي
نريد استخدامها يتوقف على نوع نظام التشغيل الذي نريد تركيبة على الجهاز . سيتم لاحقُا
شرح أعمق لنظام الملفات .
إن تهيئة القرص الصلب بالكامل بنوع واحد من نظام الملفات يحد من عدد أنظمة التشغيل
التي يمكن تركيبها على القرص الصلب ، لكن ولحسن الحظ يوجد حل لهذه المشكلة .
قبل القيام بعملية التهيئة المنطقية للقرص الصلب يمكن تقسيم القرص الصلب إلى عدة أقسام
كل قسم يمكن تهيئته بنظام ملفات مختلف مما يسمح بتركيب عدة أنظمة ،
تشغيل على نفس القرص الصلب . وكذلك فإن عملية تقسيم القرص الصلب إلى عدة أقسام
تسمح باستغلال أكثر كفاءة لمساحة القرص الصلب .
File System]: نظام الملفاتكل نظام ملفات يتألف من بناء أو هيكلية ضرورية لتخزين و إدارة البيانات . هذه الهياكل
البيانية تتضمن سجل استنهاض نظام التشغيل
والملفات و الأدلة .
كما أن نظام الملفات يؤدي ثلاث وظائف أساسية هي:
١. تحديد المساحة الحرة و المستخدمة من إجمالي مساحة القرص الصلب .
٢. حفظ أو معرفة أسماء الأدلة و الملفات.
٣. معرفة أو تحديد الموقع الفيزيائي للملف على القرص الصلب.
إن أنظمة الملفات المختلفة تستخدم من قبل أنظمة تشغيل مختلفة ، بعض أنظمة التشغيل تميز
(أو تعرف) نظام ملفات واحد فقط ، بينما البعض الآخر من أنظمة التشغيل قادرة على تمييز
(أو معرفة ) عدد من أنظمة الملفات الأكثر شيوعاً مثل:
. (FAT) ]جدول تخصيص الملفات
. (FAT32) ]جدول تخصيص الملفات ٣٢
New Technology File System (NTFS) ]نظام ملفات التقنية الجديدة
. High Performance File System (HPFS) ]نظام الملفات عالي الأداء
. NetWare File System ]نظام ملفات نتوير
. Linux Ext2 and Linux Swap (Ext ]نظام ملفات لينكس ( 2
: FAT]نظام الملفات ال
3x مستعمل من قبل نظام التشغيل دوس و ويندوز FAT إن نظام الملفات ال
و اواس ٢ NT يمكن أن يستخدم كذلك مع ويندوز FAT و ويندوز 95 .كما أن ال
يتميز باستعمال نظام تخصيص FAT و نظام الملفات . (Windows NT and OS/2)
هو قلب نظام الملفات ، ومن أجل FAT أو الكتل . ال (Clusters) و العناقيد (FAT) الملفات
ي نُسخ لحماية بياناته من الحذف العرضي أو التلف . إن العناقيد هي أصغر FAT الأمان فإن ال
العنقود (الكلستر) يحتوي عدد ثابت من قطاعات القرص ، ، FAT وحدة تخزين لنظام الملفات
يسجل العنقود (الكلستر) أي القطاعات مستعمل و أيها غير
مستعمل ، وكذلك تحديد وجود الملف ضمن العنقود .
يصل حجمه إلى حوالي (Partition) يدعم قرص أو قسم FAT إن نظام الملفات ال
2) ، لكنه يسمح بحد أقصي لعدد العناقيد (الكلسترات) يساوي GB) ٢ جيجابايت
٦٥،٥٢٥ عنقود . لذلك مهما كان حجم القرص الصلب أو القسم فإن عدد القطاعات في العنقود
الواحد يجب أن يكون كافيا حتى يمكن ضم كل المساحة المتوفرة على القرص أو القسم ضمن
ال ٦٥،٥٢٥ عنقود .
ملاحظةبشكل عام العناقيد (الكلسترات) الكبيرة تؤدي إلى فقدان جزء من مساحة القرص
الصلب أكثر من الفقد الذي تسبب العناقيد الصغيرة .
مهم جدا لذا يجب أن يكون هذا (Root directory) يستخدم دليل جذري FAT إن نظام الملفات
الدليل الجذري موجودا في مكان محدد على القرص الصلب او القسم . تمثل أنظمة التشغيل التي
:FAT ]نظام الملفات ال [/32
Service الإصدارة OEM هو نظام الملفات المستخدم مع ويندوز ٩٥ FAT إن ال 32
أما الدوس و . NT و ويندوز ٩٨ و ويندوز 5 . Release 2 (version 4.00.950B)
3.51/4.0 و الإصدارات الأقدم من ويندوز ٩٥ لا تستطيع تمييز TN ٣ و ويندوز x ويندوز
وبالتالي لا تستطيع الاستنهاض أو استخدام الملفات الموجودة على FAT (أي التعامل مع) 32
. FAT قرص صلب أو قسم يستخدم 32
ويعتمد على ٣٢ - بت لجدول FAT هو تحسين لنظام الملفات السابق FAT نظام الملفات 32
و هو افضل من ١٦ - بت الموجود في نظام ، (file allocation table) تخصيص الملفات
يدعم أحجام اكبر كثيراً للأقراص الصلبة من FAT نتيجة لذلك فإن نظام الملفات 32 . FAT ال
2) لحجم القرص أو القسم . terabytes) لتصل إلى حوالي ٢ تيرابايت FAT نظام الملفات
يستخدم حجم عناقيد (كلسترات) أصغر من التي يستخدمها نظام الملفات FAT ونظام الملفات 32
لنظام (Root directory) و لدية سجلات استنهاض مزدوجة . ويتميز الدليل الجذري . FAT
بأنه يمكن أن يكون بأي FAT الملفات 32
حجم ، ويمكن أن يتواجد في أي مكان من القرص أو القسم .
NTFS]نظام الملفات
NT يمكن فقط الوصول أليه عن طريق ويندوز (NTFS) إن نظام ملفات التقنية الجديدة
هذا النوع من أنظمة الملفات لا يستحسن استخدامه مع الأقراص التي لا . ( Windows NT)
400 ) لأنه يستخدم مقدار كبير من المساحة من اجل MB) تزيد مساحتها عن ٤٠٠ ميجابايت
400 ) لأنه يستخدم مقدار كبير من المساحة من اجل MB) تزيد مساحتها عن ٤٠٠ ميجابايت
هو جدول الملف (NTFS) هيكلية (تراكيب) النظام . الجزء المركزي الأساسي لنظام الملفات
بحفظ عدة (NTFS) يقوم نظام الملفات . (Master file table (MFT)) الرئيسي (السيد) أو
نسخ للأجزاء الحرجة و المهمة من جدول الملف الرئيسي لحمايتها من الفساد أو ضياع البيانات .
باستخدام العناقيد (الكلسترات) في تخزين بيانات (NTFS) يقوم نظام ملفات التقنية الجديدة
الملفات . وحجم العنقود هنا لا يتوقف على حجم القرص أو القسم . إن عنقود حجمه صغير ٥١٢
512 ) يمكنه تمثيل (أو تحديد) حجم القرص او القسم مهما كان حجمه ٥٠٠ Bytes ) بايت
500 ) .إن استعمال حجم صغير للعناقيد MB or 5 GB ) ميجابايت أو ٥ جيجابايت
(الكلسترات) لا يقلل فقط من المساحة المهدورة من القرص الصلب فقط و إنما أيضاً تقلل من
حيث أن تجزيء (تقسيم) الملف على عدة ، ( File fragmentation) عملية تجزأ الملفات
(NTFS) عناقيد (كلسترات) غير متجاورة يسبب بطء في الوصول إلى ذلك الملف . و نظام
يعطي أداء جيد مع الأقراص الكبيرة .
حيث يتمكن ، (Hot fixing ) التصليح الفوري للأخطاء (NTFS) أخيرا يدعم نظام الملفات
أتوماتيكيا من اكتشاف القطاعات التالفة و ترميزها (تعليمها بعلامة) بحيث لا تستخدم في
المستقبل .
الإثنين 26 فبراير - 9:30
