الفصل الخامس
وسائط التخزين Storage Units
وسائط تخزين البيانات
وسائط تخزين البيانات هي الوسائط التي يقوم الحاسب بتخزين البيانات عليها بشكل دائم حتى يمكن الرجوع إليها في أي وقت ، وهي تتراوح ما بين الإسطوانات الصلبة Hard Disk والاسطوانات المرنة Floppy والاسطوانات المدمجة CD، وسوف نستعرض فيما يلي تلك الأنواع ومواصفاتها والسعات التخزينية لكل منها .
الاسطوانات المرنة Floppy Disks
الاسطوانات المرنة هي عبارة عن إسطوانات صغيرة مصنوعة من مادة بلاستيكية مرنة والاشيع منها
- 5 .3 بوصة وهي المستخدمة حاليا مع الأجهزة الشخصية , وهي أيضا بدأت بكثافة تخزين مضاعفة 720KB , ثم كثافة عالية 44 .1 , والأخيرة هي المتوفرة حاليا .
تركيب مشغلات الاسطوانات المرنة Floppy Disk Drive
مشغل الاسطوانات المرنة هو وحدة ملحقة بجهاز الكمبيوتر الشخصي تستخدم للتعامل مع الاسطوانات المرنة , ويحتوي مشغل الاسطوانات على رأس للقراءة والكتابة علي أسطح الاسطوانة RIW Head وبالرغم من توفر وحدة تشغيل أقراص مرنة في كل جهاز شخصي حاليا إلا أنها نادرا ما تستخدم نظرا لإنتشار استخدام وحدات الأقراص المدمجة CD ونظرا للسعة المحدودة لكثافة تخزين البيانات على هذا النوع من الاسطوانات.
ولإتمام عملية التركيب عليك إتباع الخطوات التالية.
1 . حدد المكان الذي ستقوم بتركيب المشغل به داخل الحاوية , ففي الحاوية الموضحة بالشكل التالي هناك مكان وحيد لتركيب مشغل الاسطوانات :
ولذلك لابد من توصيلها في المكان الموضح بالشكل التالي :
2 . قم بادخال المشغل داخل المجرى إلى أن تصل إلى نهايته.
3 . قم بتنبيت المشغل بمسامير التثبيت (مسمارين في كل جانب ).
4 . ابدأ الآن بتركيب الأسلاك الشريطية ( أسلاك نقل البيانات) داخل الفتحة المخصصة لها على اللوحة الأم .
ولاحظ .. أن القاعدة العامة للتركيب تتلخص في أن يكون السلك رقم واحد (السلك ذا اللون الأحمر) في نفس اتجاه المثلث الأبيض في فتحة التثبيت ، أو بالجانب المكتوب به رقم 1, كما في الشكل التالي :
5 . قم توصيل المقبس الآخر من السلك بالفتحة المخصصة له بالمشغل , والقاعدة العامة لتركيب الأسلاك الشريطية في مشغلات الاسطوانات تتلخص في أن يكون السلك ذا اللون الأحمر . في معظم الأحيان – في إتجاه فتحة الطاقة Power .
الإسطوانات الصلبة Hard Disk
وهي عبارة عن مجموعة من الإسطوانات المصنوعة من مادة معدنية صلبة ومغطاة بطبقة مغناطيسية تسمح بتخزين البيانات عليها من خلال مجموعة من رؤوس القراءة والكتابة R/W heads , ومعظم الإسطوانات الصلبة مكونة من عدد من الإسطوانات يتراوح بين 2 إلى 8 إسطوانات في الوحدة وهي تدور بسرعة 3600RPM (3600 دورة في الدقيقة) , والسعة التخزينية للبيانات على الاسطوانات الصلبة متفاوتة تقاس بـGB (مليار حرف) والشكل التالي يوضح صورة للاسطوانة الصلبة من الداخل .
طرق توصيل للإسطوانات الصلبة
توجد عدة أنواع من طرق توصيل الاسطوانات الصلبة بالكمبيوتر نستعرضها فيما يلي :
وهي طريقة توصيل متوازي Parallel Interface تستخدم لنقل البيانات بسرعة كبيرة حيث يمكنها نقل البيانات بسرعة تصل إلى 32 MB/SEC , وتلك الموصلات مستخدمة في أجهزة Macintosh وبعض الأجهزة الشخصية من طراز IBM PC .
وهي نوع من الوصلات مماثل للنوع السابق ولكنها تنقل البيانات بسرعة تصل إلى 10 ) 10MB/SEC مليون حرفا في الثانية الواحدة ) .
في ظل هذه الطريقة يتم توصيل الاسطوانات الصلبة مباشرة على اللوحة الأم Motherboard لجهاز الكمبيوتر وهي الشائعة الاستخدام في الأجهزة الحالية وتحوي اللوحة الأم على وصلتين أساسيتين Primary IDE والأخرى Secondary IDE .
وهي جيل جديد من الوصلات أو الواجهات يطلق عليها Ultra ATA أو Ultra DMA , وهو يعمل بمعدل نقل بيانات نقل بيانات يصل إلى 33.3MB في الثانية ويحتاج إلى كابل بيانات عدد أسلاكه 80 سلك بينما يظل عدد الأسنان ( Pins ) في الواجهة Interface كما هو .40Pins
كيفية تفاهم الموصلات مع واجهات التوصيل
يتم التفاهم بين المشغلات وواجهات التوصيل من خطر لغة خاصة بها يطلق عليها اسم البروتوكول Protocol ، ومن هذه البروتوكولات البروتوكول ( Programmed I/O ) PIO، وقد كان يتم التحكم في نقل البيانات في هذا النظام بواسطة المعالج الخاص بالجهاز حيث يقوم المعالج بتنفيذ التعليمات الخاصة بهذا البروتوكول وكان هذا يؤدي إلى بطء النظام بصفة عامة أثناء نقل الملفات من وإلى الإسطوانات خاصة مع محركات الاسطوانات البطيئة ويوجد من هذا البروتوكول 5 أنماط كل منها يحدد الحد الأقصى لسرعة نقل البيانات ويطلق عليها Modes وهي تبدأ من Mode 0 حتى Mode 5 .
ولرغبة شركات التصنيع في تطوير واجهة IDE لتسريع التعامل مع الاسطوانات الصلبة ظهر البروتوكول DMA ، وتقوم من خلاله وحدة التحكم الموجودة على الاسطوانة الصلبة بالتعامل مباشرة مع الذاكرة ونقل البيانات بينهما دون الحاجة إلى تداخل المعالج مما يوفر الكثير من وقت المعالج ويؤدي في النهاية إلى تسريح الأداء العام للنظام .
تجهيز الاسطوانة الصلبة Hard Disk Format
قبل استخدام الاسطوانة الصلبة في تخزين البيانات وتهيئة البرامج ونظام التشغيل DOS أو Windows يجب أولا إعداد وتهيئة مادة الاسطوانة Disk Media بحيث تكون صالحة لاستقبال البيانات والبرامج ويتم ذلك من خطر مرحلتين .
- المرحة الأولى : هي تقسيم الاسطوانة إلى أجزاء أو أقسام Portionsوذلك باستخدام برنامج خاص يسمى FDISK .
- المرحة الثانية : وهي تجهيز مادة كل قسم من الأقسام السابق إعدادها , وذلك باستخدام أمر FORMAT .
وسوفا نستعرض في الصفحات التالية كيفية تقسيم الإسطوانة الصلبة.
إعداد أقسام الإسطوانة الصلبة Hard Disk Partition
1. بعد تركيب الاسطوانة الصلبة الجديدة في الجهاز نقوم بتشغيل الجهاز ثم ندخل إلى نافذة إعدادات الجهاز Setup ومن خطر الاختيار IDE HDD AUTO DETECTION يتم التعرف على الاسطوانة الصلبة وحجمها ومواصفاتها .
2 . نقوم بالخروج من برنامج الإعداد وحفظ التعديلات وإعادة تشغيل الجهاز SAVE & EXIT SETUP وأتناء ذلك نقوم بوضع اسطوانة التشغيل Startup Disk في مشغل الاسطوانات المرنة Floppy Disk Drive أو باستخدام CD .
3 . عند ظهور علامة محث التشغيل <:A نكتب الأمر FDISK لتشغيل برنامج تجهيز الاسطوانة الصلبة ، وستظهر النافذة الافتتاحية كما بالشكل التالي :
- اقتباس :
- Microsoft Windows Millennium
Fixed Disk Setup Program
Copyright Microsoft Corp. 1983-200
FDISK Options
Current fixed disk drive:1
Choose one of the following:
1. Create DOS partition or Logical DOS Drive
2. Set active partition
3. Delete partition or Logical DOS Drive
4. Display partition information
Enter choice: [1]
Press Esc to exit FDISK
4 . كما هو واضح من القانعة السابقة فهناك عدة خيارات نبدأها بالاختيار رقم 1 وهو الخاص بتحديد أقسام الإسطوانة ومن خلال هذا الاختيار تظهر قائمة اختيارية أخرى كالموضحة في الشكل التالي .
- اقتباس :
- Create DOS Partition or Logical DOS Drive
Current fixed disk drive:1
Choose one of the following:
1. Create Primary DOS Partition
2. Create Extended DOS Partition
3. Create Logical DOS Drive(s) in the Extended DOS Partition
Enter choice: [1]
Press Esc to return to FDISK Options
5 . من خلال القائمة السابقة نبدأ أولاً بإنشاء القسم الأساسي لنظم التشغيل وهو الاختيار رقم1 ونقوم بتحديد السعة المرغوبة للقسم الأساسي وهو القسم الذي يتم تهيئه نظام التشغيل عليه .
6 . بعد الانتهاء من تحديد القسم الأساسي ننتقل إلى تحديد القسم الإضافي أو الممتد Extended Partition وهو الاختيار رقم 2 في القائمة السابقة .
v . يلي ذلك تحديد الأقسام المنطقية داخل القسم الممتد أو ما يعرف بـ Logical Partition وهي التي نشير إليها بالأحرفD: E: F: وهكذا حسب عدد الأقسام المنطقية المطلوبة ولتنفيذ ذلك ندخل إلى قائمة الاختيار رقم 3 .
8 . بعد الانتهاء من تقسيم الاسطوانة بإستخدام برنامج FDISK يأتي دور تجهيز مادة الإسطوانة وذلك بتنفيذ أمر FORMAT على كل قسم من الأقسام السابق تكوينها ، مع مراعاة إغلاق الجهاز أولاً ثم إعادة تشغيله باستخدام اسطوانة التشغيل Startup Disk قبل الشروع في استخدام الأمر FORMAT .
مفاهيم خاصة بالاسطوانات
نستعرض فيما يلي بعض المفاهيم والمصطلحات الخاصة بالاسطوانات :
والمقصود به الوقت الذي يستغرقه رأس مشغل الإسطوانات Head Disk Drive للتحرك من المسار Track الحالي الموجود فوقه إلى المسار المرغوب الإنتقال إليه ، ونظرا لتغير ذلك في كل مرة تبعا لتغير موقع الرأس على سطح الإسطوانة ومدى بعده عن المسار المطلوب الإنتقال إليه لذلك يوجد نوعان من وقت البحث وأهمها هو النوع الثاني وهو وقت البحث من مسار إلى مسار Track to Track seek Time .
وهو الوقت المستغرق في الانتقال من مسار معين إلى مسار آخر على سطح الاسطوانة وهذا الوقت بالنسبة لنظام AT-Class لمشغلات الاسطوانات يتراوح بين 8 إلى 10 أجزاء من الألف من الثانية ( 8-10 ملي ثانية ) ، أما وقت البحث للاسطوانات المرنة Floppy أكثر عدة مرات مقارنة بالاسطوانات الصلبة لذلك نلاحظ أن التخزين و استرجاع البيانات من الاسطوانات الصلبة أسرع بكثير من الإسطوانات المرنة .
والمقصود به الوقت الذي يستغرقه رأس الإسطوانة Head للوصول إلى المسار الذي يحتوي على البيانات المطلوبة .
متوسط زمن الوصول هو قياس الزمن المطلوب في المتوسط لتحرك الرأس Head من الموقع الحالي إلى المسار المطلوب.
وهو الزمن المطلوب لدوران الاسطوانة نصف دورة ، والاسطوانات الصلبة دورة في الدقيقة فإذا كانت سرعة الدوران 3900 في الدقيقة فإن الدورة تستغرق 16.67 جزء من الألف من الثانية تقريبا وعلى ذلك يكون متوسط زمن التعطل هو 8.3 جزء من الألف من الثانية تقريبا .
وبالنسبة لزمن التعطل للإسطوانات المرنة Floppy فهو يصل إلى أكثر من 100 جزء من الألف من الثانية وذلك حيث أن سرعة دوران الاسطوانات المرنة تصل إلى 300 دورة في الدقيقة فقط .
وهو عبارة عن السرعة التي تستغرقها البيانات في الإنتقال من الاسطوانة إلى الذاكرة RAM , ومعدل الإنتقال يتوقنا على سرعة دوران الإسطوانة الصلبة وأيضا على كثافة تخزين البيانات عليها و الإسطوانات الصلبة تتفوق على الإسطوانات المرنة وذلك بمقارنة سرعة الدوران التي تبلغ 3600 أو 7200 دورة في الدقيقة بالنسبة للاسطوانات الصلبة في مقابل 300 دورة في الدقيقة فقط للاسطوانات المرنة ، ويوجد نوع من وسائط الاسطوانات الصلبة Hard Disk Interface معروف باسم وسيط الأجهزة الصغير المحسن Drive Interface Enhanced Small) ESDI ) وتتراوح سرعة النقل فيه بين 10 و 15 مليون نبضة Bit في الثانية .
بصرف النظر عن نوع الإسطوانة المستخدمة سواء كانت إسطوانة صلبة أو مرنة فإن نظام التشغيل يقوم دائما بنفس خطوات التشكيل المنطقي حيث يقوم بتقسيم الإسطوانة إلى أربعة أجزاء رئيسية نستعرضها فيما يلي :
1 . سجل التحميل Boot Record
وهو الجزء من الإسطوانة خاص بتخزين الملفات الخاصة بعملية التحميل لنظام التشغيل ، وهو يحتل دائما أول مقطع Sector في أول مسار Track من الاسطوانة .
2 . جدول مواقع الملفات FAT Area
وهو الجدول الذي يحتوي على معلومات توضح مواقع الملفات على الاسطوانة.
3. فهرس الاسطوانة Directory
وهو الجزء الذي يحتوي على أسماء الملفات وأحجامها وأنواعها ومواصفاتها.
4. منطقة البيانات Data Area
وتحتل الجزء الأكبر من مساحة الإسطوانة ونحتوي على البيانات المختلفة المحفوظة داخل الملفات.
نظام الملفات File Systems
يتطلب تخزين البيانات على وسائط التخزين برامج خاصة لتنظيم تخزين تلك البيانات وهو ما يطلق عليه نظام الملفات File System , وهو أسلوب يستخدمه نظام التشغيل لتحديد كيفية تخزين البيانات , وهذا الأسلوب يختلفا من نظام تشغيل إلى آخر ونستعرض فيما يلي أشهر تلك الأنظمة :
وهو اختصار للكلمات File Allocation Table , وقد بدأ استخدام هذا النظام عند ظهور نظام التشغيل DOS , ويعد من أول أنظمة تخزين البيانات وفي هذا النظام كانت أسماء الملفات لا تزيد عن ثمانية أحرف.
وهو اختصار للكلمات Virtual File Allocation Table وبدأ استخدام هذا النظام مع ظهور إصدارات نظام التشغيل Windows 3.x مثل الإصدار Windows95 والذي يسمح باستخدام الأسماء الطويلة للملفات التي تزيد عن ثمانية أحرف .
وهو اختصار للكلمات File Allocation Table 32 Bit , وهو كالنظام السابق يدعم الأسماء الطويلة للملفات بالإضافة إلى الإعتماد على نظام تخزين ملفات بسعة 32bit وهو ضعف سرعة النظام FAT16 السابق .
وهو باختصار للكلمات Technology Filing System New وبدأ إستخدامه مع الإصدار WindowsNT , وهو نظام تشغيل يتعامل مع الشبكات ويوفر الأمان والدقة في التعامل مع الملفات وهو يدعم أيضا نظام FAT .
الإسطوانات المضغوطة أو المدمجة CD-ROM
وهي عبارة عن إسطوانات ليزر تستخدم لتخزين البيانات على شكل رقمي Digital ويتم قرائتها بواسطة شعاع الليزر Laser من خطر وحدة CD الملحقة بالكمبيوتر , وهي تسمح بتخزين بيانات أكثر من الإسطوانات المرنة , والنوع الشائع الإستخدام في الأجهزة الشخصية هو النوع المستخدم في القراءة فقط CD-ROM ولا يمكن التسجيل عليها , وهناك نوع آخر من الإسطوانات المضغوطة تستخدم في التسجيل عليها والقراءة منها في نفس الوقت , CD-RW ويستخدم لها مشغل أقراص خاص بها غير مشغل الأقراص الخاص بالإسطوانات المدمجة يتم الكتابة عليها مرة واحدة فقط والقراءة .
منها عدة مرات وبمجرد التسجيل عليها لا يمكن تغيير البيانات المسجلة عليها أو محوها ، ويطلق على هذا النوع اسم WORM بمعنى Once Read Many Write ، وهو مفيدة في إمكانية تخزين كمية ضخمة جدا من البيانات عليها تصل إلى 1024GB أو ITB وهي تصلح لتخزين البيانات في نظم الأرشيف .
طريقة تركيب وحدة الأقراص المدمجة CD-ROM
سوف نستعرض فيما يلي وباستخدام الصور كيفية تركيب وحدة الأقراص المدمجة في الحافظة ، أولا يجب إزالة غطاء فتحة مكان تنبيت وحدة الأقراص البلاستيكي الموجود في واجهة الحافظة Case، وذلك بدفع الغطاء يقوم من الداخل كما هو موضح بالشكل التالي :
الخطوة التالية بعد نزع الغطاء هي تركيب وحدة الإسطوانات المدمجة CD داخل المكان المخصص لها كما هو موضح في بالشكل التالي :
أتي بعد ذلك الخطوة التالية وهي تنبيت الوحدة داخل الحافظة وذلك باستخدام المسامير كما هو موضح بالصورة التالية.
والخطوة الأخيرة هي تركيب كابل البيانات في وحدة الأقراص المدمجة وفتحة التوصيل الموجودة على اللوحة الأم IDE كما هو موضح في الصور التالية.
صورة توضح كيفية تركيب كابل البيانات على فتحة IDE الموجودة على اللوحة الأم .
الصورة توضح كيفية تركيب كابل البيانات في فتحة التوصيل الخاصةبـ CD، لاحظ أن الخط الأحمر يكون مواجه لفتحة مزود الطاقة
من الممكن تركيب وحدتي أقراص صلبة CD و HD على نفس الكابل كما هو واضح في الصورة التالية :
على أن يتم تركيب الوحدة الأقراص الرئيسية ( Master ) في بداية الشريط والوحدة الخادم (Slave ) في وسط الشريط والطرف الأخير يركب في فتحة التوصيل على اللوحة الأم .
الاسطوانات المدمجة الرقمية Digital Video Disk) DVD )
وهذا النوع الحديث من الإسطوانات المدمجة يعمل علي النظام الرقمي Digital أي يتم تخزين البيانات على الإسطوانات بطريقة رقمية وهذا يتيح كثافة تخزينية عالية جدا مقارنة بالإسطوانات المدمجة التقليدية من النوع CD حيث يمكن لهذا النوع من الإسطوانات تخزين بيانات تساوي 21 ضعفا وحدات CD كما أنها تتيح عرض الصور و الرسومات بدرجة وضوح أعلى بكثير , ويمكن لوحدات DVD تشغيل كلا النوعين من الإسطوانات DVD CD
مشاكل مشغلات الاسطوانات وحلولها
قد يكون ذلك بسبب تركيب الأسلاك الشريطية بطريقة معكوسة , أو أن مقبس مزود الطاقة لم يوصل بصورة جيدة بالمشغل . أما إذا تأكدت أن الأسلاك الشريطية موصلة بطريقة صحيحة وكذلك مقبس مزود الطاقة , فقد يكون سبب العطل هو أن مزود الطاقة ليس لديه القدرة على تزويد كل أجزاء الكمبيوتر بالطاقة التي تحتاجها ولكي تتأكد من ذلك قم بفصل أحد المشغلات الأخرى وجرب تشغيل الجهاز , فإذا عمل بصورة صحيحة فذلك دليل على أن العيب هو ضعف مزود الطاقة .
تأكد من أن جسم الإسطوانة الصلبة الخارجي سليم ولا يوجد به أي آثار للاحتراق أو الكسر , وتأكد كذلك من أن الأسلاك الشريطية قد تم تركيبها بصورة صحيحة , وأن مقبس مزود الطاقة متصل بالاسطوانة , وإذا تأكدت من كل ما سبق ومازال الجهاز لا يتعرف على الاسطوانة فمن المؤكد أن المشكلة تكمن في تحديد نوع الإسطوانة الصلبة ( Master أو Slave ) فإذا كانت الإسطوانة موصلة مع إسطوانة أخرى بنفس السلك الشريطي فتأكد من أن الإسطوانة الموصلة بالطرف الأول موضوعة على النوع Master وذلك بضبط الجسور Jumpers الموجودة في المشغل ليصبح على الوضع Master , وأن الإسطوانة الموصلة بالطرف الآخر في الوضع Slave وذلك أيضا بضبط الجسور الخاصة بها .
تحدث هذه المشكلة لسببين : الأول هو وجود فيروس نشط على الإسطوانة حيث يتدخل هذا الفيروس في كافة عمليات القراءة و الكتابة , وعليك في هذه الحالة استخدام أحد برامج مكافحة الفيروسات Antivirus لإزالة الفيروس من الإسطوانة. أما السبب الثاني هو وجود أجزاء تالفة على سطح الإسطوانة الصلبة Sectors Bad ، وفي هذه الحالة يمكنك استخدام أحد برامج فحص أسطح الإسطوانات مثل برنامج Scandisk .
تظهر هذه الرسالة عندما يتعذر الوصول إلى أحد مشغلات الإسطوانات التي تم ضبطها ببرنامج الإعداد Setup , ولعلاج هذه المشكلة إتبع نفس الحلول التي ذكرناها مع المشكلة الأولى (مشكلة توقف الجهاز عن العمل حينها قمت بتركيب أحد مشغلات الإسطوانات الجديدة ) .