معلومات عن وحدة التخزين فى الحاسوب

معلومات عن وحدة الخزن في الحاسوب

[size=21]معلومات عن وحدة التخزن في الحاسوب

وحدة التخزين الاساسية في الحاسوب ووظيفتها الاساسية التخزين الضخم للبيانات وعلى رأسها نظام التشغيل وما يتبعها من برامج تطبيقية ويقسم القرص الصلب إلى مكونات داخلية وخارجية .
وهنا يتلخص عملية تخزين البيانات على الاقراص ضمن بايتات وتنظم البايتات ضمن مجموعات من 512 بايت تدعى بالقطاعات , والقطاع (Sector) هو أصغر وحدة من المعطيات يمكنك قراءتها أو كتابتها على القرص وتجمع القطاعات مع بعضها البعض ضمن مسارات (Tracks) تنظم في بعض الاحيان بشكل مناسب ضمن مجموعات تدعى بالاسطوانات وللقرص على الاقل سطحين .

من خلال هذه الصورة نلاحظ وجود رؤوس القراءة والكتابة وكذلك القرص الدائري التي تحوي البيانات .

من هذه الصورة يتبين لنا آلية عمل القرص الصلب حيث يحتوي كل قرص من الاقراص على البيانات التي يتم تخزينها على القرص الصلب وكل قرص دائري يحتوي على رأسين أحدهما للقراءة والآخر للكتابة .

إنما هذه الصورة تحتوي على تقسيم القرص الدائري بحيث أنه كل Part ion يحتوي على Cluster وكل Cluster يحتوي على Sector وهو أصغر وحدة في القرص الصلب يقسم كل وجه من كل طبق إلى مسارات متحدة المركز حيث أن عدد المسارات في القرص الصلب هو 305 مسار كححد أدنى ويزداد من قرص لآخر حتى أنه يوجد مشغلات تحوي أكثر من 3000 مساراً أما قطر القرص الصلب فإنه بشكل عام 5.25 بوصة لكن المسارات تتوضع بشكل قريب من بعضها البعض أكثر مما هي في الاقراص المرنة

*ومن هنا نقول يشكل مختصر القرص الصلب يحتوي على أقراص معدنية قاسية تدعى أطباق Platter تجمع هذه الاطباق ضمن وعاء مفرغ من الهواء .

*وكذلك يحتوي القرص الصلب على رأسا كهرومغناطيسيا للقراءة والكتابة لكل وجه من كل طبق ويقسم كل وجه من كل طبق إلى مسارات متحدة المركز وعدد مسارات في القرص الصلب 305 مسارات كحد أدنى .

* للقرص الصلب عادة أكثر من طبق وبالتالي فإن معظم الأقراص الصلبة تمتلك أربعة رؤوس قراءة /كتابة على الاقل , تربط جميع رؤوس الاقراص ألى ذراع تدعى بالذراع المحركة , هذا يعني أنه عندما يكون الرأس 0 قد تم وضعه من قيل الذراع المحركة على المسار 142 للسطح 0 فغن الرأس 3 قد تم وضعه على المسار 142 للسطح 3 هذا يقودنا إلى حقيقة انه لا يمكن توضيع الراس بشكل مستقل عن الرؤوس الاخرى ولقراءة قطاع محدد فإنه يجب على ميكاميكية القرص (دارات القرص) ان تمر بمرحلتين :

1. يجب أن تحرك رأس القراءة / الكتابة فوق المسار المحدد.
2. يجب أن تنتظر حتى يدور القرص بحيث يصبح القطاع المحدد تحت رأس القراءة / الكتابة مباشرة ثم أخيرا تتم عملية القراءة بشكل عام يستغرق تحريك الرأس معظم الوقت هذا يعني انه يجب علينا أن نقرأ وبسرعة الملف الذي تقع قطاعاته على نفس المسار والذي تقع مساراته فوق بعضها البعض ويالتالي فإن حركة رأس واحد تؤدي قراءة كمية كبيرة من المعطيات .
وهكذا إن بدأ ملف ضخم لنفترض من الرأس 0 والمسار 271 فإنه من الافضل أن يكون المسار التالي الذي يستخدمه هذا الملف هو الرأس 1 والمسار 271 ثم الرأس 2 والمسار 271 وهكذا .
مما سبق نستنتج أنه توجد علاقة بين كل المسارات التي رقمها 271 في المثال السابق وهذا ما يدعى أسطوانة .

يوضح الشكل التالي العلاقة بين المسارات والأسطوانات .

This image has been resized. Click this bar to view the full image. The original image is sized 844x503 and weights 53KB.

إن عدد المسارات في كل سطح مطابق لعدد الاسطوانات وبالتالي فإن معظم المصنعين لا يذكرون عدد الأسطوانات .

القطاعات
يقسم كل سطح بشكل إصطلاحي إلى عدة أقسام حيث تقسم المسارات في الاقراص بشكل مثالي إلى قطاعات يبلغ عددها من 8 إلى 18 قطاع

يبين الشكل السابق يخزن القطاع 512 بايت من المعطيات أي 0.5 كيلو بايت إذ أن 1024 = 1K حيث أنه القرص الصلب في الحاسب اللآلي ذو السعة 10 ميغابيت ونجد أنه يحتوي على
* 4 أسطح * 305 مسارات في كل سطح
* 17 قطاع في كل مسار * 0.5 K بايت في كل قطاع
وهكذا تكون السعة التخزينية الكلية(Kbyte10370 ) = من خلال عمليةحسابية4X305X17X0.5K
بقارنة عدد الأقراص نجد أن القيمة 512 بايت/ قطاع هي قيمة ثابته تقريبا بينما يتغير عدد المسارات وعدد الاطباق وعدد القطاعات من قرص لآخر .

إنما القرص الصلب الحديث :
* يتألف من 2448 أسطوانة * يتضمن 16 رأس لتخزين المعطيات
* يوجد في كل مسار 63 قطاع * في كل قطاع يوجد 512 بايت من المعطيات
المكونات الخارجية للقرص الصلب :
وهي التوصيلات والابر وهي وصلتين ومجموعة واحدة من ابر اعدادات الماستر والسليف وهذا مخصص للاقراص الصلبة المعتمدة على تقنية IDE

يبين الشكل التالي التقسيمات قي القرص الصلب من الخارج وهي :
* القسم الايمن : هي الوصلة المخصصة للطاقة , ويمكن الحصول على كيبل الطاقة من محول الطاقة الخاص بالهيكل .
*القسم الاوسط: هي وصلة كيبل البيانات وهذه الوصلة خاصة بالاقراص والتي تعمل وفق تقنية IDE .

* القسم الايسر: هي ابر تعديل الاعدادات Master و Slave التي تحدد كيف تتعامل مع
اللوحة الام مع هذه الاقراص .

أنواع الاقراص الصلبة :
تختلف التقسيمات بالنسبة للاقراص الصلبة وسوف نذكر التقسيمات بالنسبة إلى التقنية المستخدمة في النقل :
1. تقنية ST506
استخدم هذه التقنية من قبل شركة Shugart Technology وقد سمي ST506/412 او اختصار ST506 .
يركب هذا الملائم إلى جانب بطاقة التحكم والمشغل (Controller Side and the Disk Side) حيث أنه بحاجة إلى بطاقة تحكم ST506 للتفاهم مع المشغل ST506 والتوصيل القياسي لهذا الملائم هو كابل مؤلف من 20 سلك للمعطيات وكابل مؤلف من 34 سلك لاشارات التحكم .
يولد الملائم ST506 مليون نبضة في الثانية وبالتالي يستطيع نقل 7.5 مليون بت في الثانية وذلك في حال استخدام طريقة التشفير RLL 2.7 وينقل 5 مليون بت في الثانية عند استخدام طريقة MFM في التشفير ومع ذلك فهو ملائم بسيط حيث أن سطر البتات يرسل من المشغل إلى بطاقة التحكم كمعطيات وبتات للتزامن .
وبالتالي فإنه على بطاقة التحكم أن تفصل بتات المعطيات عن بتات التزامن وهذا ما يدعى بعملية الفصل للمعطيات (Data Separation ) والتي تبطء العملية بكاملها .
إن حدوث أي ضرر أو ضياع لبتات التزامن يمكن أن يجعل بتات المعطيات غير معرفة وهذا هو السبب في كون معظم الكابلات الاقراص الصلبة بطيئة نسبيا أي أن الكابلات الاقصر تعني معدلات خطأ أنخفض .
لا تستطيع بطاقة التحكم أن تأمر المشغل لتحرك الرأس إلى اسطوانة محدودة ولكن تستطيع فقط أن تصدر أوامر مثل " تحرك إلى الاسطوانة التالية " أو " تحرك إلى الاسطوانة السابقة " وبالتالي للانتقال من الاسطوانة 100 إلى الاسطوانة 200 يستلزم إصدار 100 أمر تحرك منفصل وهذا يجعل الملائم ST506 مختلفا بعض الشيء.
تعالج طريقة ESDI بنفس الطريقة باستثناء أن عملية فصل المعطيات عن بتات التزامن تحدث على المشغل وليس على بطاقة التحكم .

2. تقنية ESDI
Enhanced Small Device Interface
إنه تقنية متطورة عن ST506 حيث أنه سوف نسرد التطورات التي حدثت :
1. أن الملائم ST506 يستطيع دعم حتى 16 راس للاقراص بينما يستطيع الملائم ESDI أن يدعم حتى 256 رأسا وبذلك فتح المجال الواسع لتضخيم سعات الاقراص.
2. يستطيع الملائم ESDI دعم معدلات نقل اعلى مما يستطيع الملائم ST506 دعمه إذ يسمح الملائم ESDI بمعدل نقل 24 ميغابايت في الثانية .
3. يستطيع مشغل الملائم ESDI إرسال معلومات عن الطبقة الخارجية للقرص إلى بطاقة التحكم المسؤولة بينما يتطلب اتحاد بطاقة التحكم/ المشغل الملائم ST506 تنظيما هائلا للتأكيد على أن بطاقة التحكم تعلم عدد الرؤوس والاسطوانات والقطاعات الموجودة على القرص بينما تحصل بطاقة التحكم للملائم ESDI على المعلومات مباشرة من المشغل.
4.يقوم الملائم ESDI بعملية فصل المعطيات مباشرة على القرص حيث يسمح بذلك باتصال خال من الضجيج وكابلات أطول بين المشغل وبطاقة التحكم .
كان من المفروض أن تستخدم ملائمات ESDI في المشغلات بكثرة ولكنها لم تصبح شعبية أبدا على كل حال لقد تم استبدالها بملائمات SCSI و IDE .
3. تقنية SCSI
Small Computer System Interface
مع مرور الوقت لوحظ تطور الحاسوب خاصة تطور وتزايد الطرفيات والتي يسعى عدد متنام من الباعة إلى ملائمتها مع عدد متنام من أنواع الحواسيب وكانت إحدى الطرق لحل هذه المشكلة هي في الاتفاق على نوع من الممرات الذي سيستخدم في كل أنواع الحواسب ولكن من الصعب التطبيق ذلك على كل الانواع العديدة من المعالجات لذلك طور هؤلاء الباعة شيئا من ملائم القرص والذي يمكن أن يدعم معدات أخرى وليس فقط الاقراص الصلبة ومنها :
1. مشغلات الاقراص الليزرية CD-ROM .
2. الاقراص الضوئية WORM كتابة مرة واحدة وقراءة عدة مرات Write Once; Read Many Times .
3. الاقراص الضوئية WARM كتابة وقراءة عدة مرات Write And Read Many Times .
4.الماسحات الضوئية Optical Scanners .
5. Bernoulli Box cartridge storage device .
6. مشغلات الاشرطة المختلفة :3480 و QIC-150 و 8mm و 4mm .
إن ملائم الحاسوب هذا يسمى SCSI إن الملائم SCSI الاحدث والقياسي والذي يدعى SCSI-3 يدعم وبشكل نظري حوالي 24 ميغابايت في الثانية .
عادة تكون بطاقة التحكم موجودة على المشغل في الاقراص ذات الملائم SCSI إذ إن البطاقة في الحاسب لا تقوم بأعمال مهمة والذي يهتم بالعمل بشكل دقيق هو الملائم المضيف وليس بطاقة التحكم .
إن بساطة الملائم المضيف تعني أن ملائم مضيف واحد يستطيع دعم حتى سبعة أجهزة وكل ما يقوم به الملائم المضيف SCSI هو ربط كل أجهزة SCSI إلى ممر الحاسب .
يعتبر الملائم SCSI نظام ملاءمة ذكي أي أنه يستجيب لاوامر أكثر تعقيدا مما يستجيب له الملائم ST506 و ESDI .
يعاق الملائم SCSI عند العمل مع النظام DOS بالطريقة التالية : يعرف بالملائم SCSI القطاعات بشكل مجموعة خطية متتالية فبدلا من أن تطلب بطاقة التحكم الخاصة بالملائم SCSI Controller المعلومات من الراس 0 والاسطوانة 0 والقطاع 1 يطلب البرنامج القطاع 1 على القرص حيث أن كل القطاعات ترقم بشكل متسلسل وبالتالي تهتم البرامج برقم القطاع فقط سواء كان 1 أو 1000 ولا تهتم بهندسة القرص .
وفي الواقع إن نطام DOS يفكر بطريقة مشابهة حيث يقوم بتنظيم القطاعات داخليا على شكل مجموعة متعاقبة أو بشكل خطي بدلا من الطريقة الثلاثية الابعاد الرأس/الأسطوانة/القطاع ويقوم نظام DOS بالتحويل من الطريقة الخطية إلى الطريقة الثلاثية الابعاد عندما يتم طلب التعامل مع القرص إذ إن نظام الدخل والخرج الاساسي BIOS يتوقع طلبات ثلاثية الابعاد للتعامل مع القرص ويوجد هنا مشكلة وهي : بما أن الملائمات (Adapter) يجب أن تكون متوافقة مع نظام BIOS وبالتالي فإن عليها قبول الطريقة الثلاثية الابعاد في طلب التعامل مع القرص ثم تعيد تحويلة إلى الطريقة الخطية قبل محاولة قراءة القرص وبالتالي تصور المأزق الذي يقع فيه المشغل الذي يستخدم الملائم SCSI عند العمل تحت نظام DOS : حيث يحول نظام DOS عنونة القطاع الخطية إلى عنونة قطاع ثلاثية الابعاد وبعدها يأخذ SCSI العناوين ثلاثية الابعاد ويحولها مرة أخرى إلى شكل خطي لاستخدامه الخاص .
4. تقنية IDE
Integrated Drive Electronics
هنا يبرز أهم الامور التي ركزت عليها الشركات الصانعة في إظهارها والتي تقليل كلفة التصنيع وزيادة الوثوقية والذي يبرز في أن أحد نقاط ضعف ST506 وهو في الكيبل الواصل بين القرص وبطاقة التحكم وكلما زاد طول الكيبل كلما نقص معدل نقل البيانات بين القرص و بطاقة التحكم وكلما زاد طول الكيبل نقص معدل نقل البيانات الاعظمي وزاد مستوى الضجيج وهكذا وجدوا أنه مع كيبل أقصر فإننا نحصل على أداء أفضل عدا عن نقص كلفة المشغلات .
أدى هذا للتوصل إلى طريقة جديدة في ملائمة القرص/بطاقة التحكم تدعى IDE أي الكترونيات المشغل المدمجة (Integrated Drive Electronic) وربما يكون أقصر كيبل يصل ما بين القرص وبطاقة التحكم موجود في مشغل IDE وهي تكدس حوالي 25 إلى 26 قطاع في المسار باستخدام تقنية ST506 مع فارق هو بدلا من استخدام مشغل منفصل وبطاقة تحكم تضع تقنية IDE بطاقة التحكم مباشرة على المشغل من أجل منع فقدان المعطيات بين المشغل وبطاقة التحكم وبما أن المعطيات تنقل بأمان بين بطاقة التحكم والمشغل يستطيع المصنعون الآن وضع 30 قطاع أو أكثر في المسار الواحد .

[/size]

__________________

chetos

_________________
نحن أحيانا نكتشف ما سوف نفعله...عندما يتضح لنا ما لا نستطيع فعله..

الله عليك وبجد موضوع جميل