المكونات المادية للحاسب الآلي

مكونات الحاسب الآلي الصندوق (العلبة) Case وحدة التغذية الكهربائية PSU وحدة المعالجة المركزية CPU لوحة النظام (اللوحة الأم) Motherboard وحدة الذاكرة الرئيسة Main Memory نواقل النظام System Buses وحدات التخزين الثانوية

وحدات التخزين الثانوية الأقراص الصلبة Hard Disks

الأقراص الصلبة Hard Disks يعد القرص الصلب أهم جزء من الحاسب على الإطلاق وذلك لأنه يعتبر مخزن مهم لحفظ البيانات بشكل دائم حتى أثناء إغلاق الجهاز، يقوم القرص الصلب بحفظ البرامج والتطبيقات والبيانات التي يحتاجها المستخدم على القرص الصلب. أول قرص صلب استخدم في الحاسبات كانت سعته 5 ميجابايت في عام 1982م وكان حجمه (أبعاده) 5،25 بوصة. وزاد معدل نقل البيانات فيه من 85 كيلوبايت في الثانية إلى حوالي 60 ميجابايت في الثانية حالياً، وأصبح متوسط زمن البحث (الزمن اللازم لانتقال رؤوس القراءة والكتابة إلى سلندر معين) نقص من 85 ميللي ثانية إلى 3،6 ميللي ثانية أو أقل.

تابع: الأقراص الصلبة Hard Disks يتكون القرص الصلب من أقراص دوارة ذات رؤوس للقراءة والكتابة تتحرك على سطح القرص وتقوم بتخزين المعطيات في مسارات أو حلقات وقطاعات (Tracks & Sectors). تنظم البيانات ضمن مجموعات من 512 بايت تدعى بالقطاعات، والقطاع (Sector) هو أصغر وحدة تخزين من المعطيات يمكن قراءتها أو كتابتها على القرص. تجمع القطاعات مع بعضها البعض ضمن مسارات (Tracks) تنظم في بعض الأحيان بشكل مناسب ضمن مجموعات تدعى بالأسطوانات، شكل 1.

شكل 1: مكونات القرص الصلب

تابع: الأقراص الصلبة Hard Disks يصنع القرص الصلب بشكل مدمج، حيث يحتوي على مجموعة من الأقراص المعدنية الصلبة (ألمنيوم) تدعى بالأطباق (Platter). تكون الأقراص خفيفة الوزن وقاسية مما يسمح بمراكبتها فوق بعضها البعض ضمن وعاء مفـرّغ من الهـواء مختوم (محكم الإغلاق)، شكل 2.

شكل 2: بنية الأقراص الصلبة

تابع: الأقراص الصلبة Hard Disks معظم الأطباق الموجودة في القرص الصلب تدور بمعدل 3600 لفة في الدقيقة أي حوالي 10 مرات أسرع من مشغل القرص المرن. تم تطوير السرعة التي تدور فيها الأقراص داخل القرص الصلب وأصبحت أعلى من السابق فهناك مشغلات ذات سرعة 4200 لفة/دقيقة وأخرى 5400 لفة/دقيقة وأخرى 7200 لفة/دقيقة. تكون الأقراص خفيفة الوزن وقاسية مما يسمح بمراكبتها فوق بعضها البعض ضمن وعاء مفـرّغ من الهـواء (محكم الإغلاق)، شكل 3.

شكل 3: بنية الأقراص الصلبة

تابع: الأقراص الصلبة Hard Disks البنية القاسية للأقراص تمنعها من الانثناء والتذبذب أثناء الدوران مما يسمح لرأس القراءة/الكتابة أن يعوم فوق سطح القرص. فعند توصيل مصدر الطاقة للحاسب تدور الرؤوس وأسطح أقراص التخزين حتى يتم إنشاء وسادة رقيقة من الهواء بين رؤوس القراءة/الكتابة وأسطح التخزين والتي تحافظ على وضع مسافة لا تسمح بحدوث تلامس بينها أثناء الدوران حتى لا يتلف القرص الصلب.

أنواع الأقراص الصلبة تستخدم أنواع قياسية متعددة لأنظمة الأقراص الصلبة في الحواسيب الشخصية ومن أشهر هذه التقانات: SCSI. ATA IDE. Serial ATA.

أقراص SCSI هي واجهة أنظمة الكمبيوتر الصغير (Small Computer System Interface). ظهرت هذه التقنية في أوائل الثمانينات ووضع مواصفاتها المعهد القومي الأمريكي للقياسات عام 1986م من أجل تصميم واجهة عالمية متوازية على مستوى النظام تسمح بربط حتى ثمانية أجهزة على كبل وحيد مشترك يعرف بناقل SCSI. يعد هذا النوع الأكثر مرونة وقوة ولكن الأكثر تعقيداً من أنظمة الأقراص لذلك استخدم بشكل واسع في حواسيب أبل ماكنتوش والحواسيب الصغيرة وأجهزة Main Frames.

تابع: أقراص SCSI يمكن أن تكون أجهزة SCSI إما داخلية أو خارجية، فإن كانت داخلية فيستخدم معها كبل شريطي ذو 50 ناقلاً، شكل 4. وإن كانت خارجية فيستخدم معها كبل معزول بوصلات من نوع Centronics-50 أو DB-25 ذكر. يتم وصل أقراص SCSI إلى الحاسب من خلال بطاقة تحكم خاصة تثبت على اللوحة الأم، شكل 5. الأجهزة التي تستخدم تقنية SCSI ليس شرطاً أن تكون محركات أقراص فبعض الماسحات الضوئية والطابعات تستخدم أيضاً واجهة SCSI.

شكل 4: وصلات نوع SCSI داخلي خارجي

شكل 5: بطاقة التحكم SCSI

أقراص ATA IDE نظراً لتزايد أحجام محركات الأقراص وارتفاع كلفة تقنية SCSI قامت شركتي كومباك وويسترن ديجيتال بجهود مشتركة لإيجاد نظام أقراص طيع ورخيص فكانت النتائج أفضل من التوقعات بتطوير تقنية IDE. إن ATA IDE هي اختصار لجملة إلكترونيات محركات الأقراص المدمجة (ATtAchment Integrated Drive Electronics) وتتميز أقراص IDE بالأداء العالي والكلفة المنخفضة. لا يحتاج هذا النوع من الأقراص إلى بطاقة متحكم مستقلة لأن تقنية IDE تقوم على مبدأ وضع وحدة التحكم على محرك الأقراص (مدمجة).

تابع: أقراص ATA IDE يستخدم كبل قصير لوصل محرك الأقراص/ووحدة التحكم إلى اللوحة الأم يعرف باسم كابل40 سلك (40-way)، شكل 6؛ فيوصل الطرف الأول من الكابل في القرص الصلب، والثاني إلى شق (Slot) خاص في اللوحة الأم، شكل 7. تأتي غالبية كابلات IDE مزودة بآلية مفتاح تمنع تثبيتها بالاتجاه الخاطئ، وإذا كان الكابل المستخدم غير مزود بآلية مفتاح اعتمد على طريقة الخط الأحمر؛ يشير الخط الأحمر إلى السلك المقابل للرّجل رقم 1 على وحدة التحكم وعلى محرك الأقراص والتي يُشار إليها برقم 1 صغير أو بنقطة بيضاء على وحدة التحكم

شكل6: كابل شريطي 40 سلك 40-way Cable

شكل 7: مقبس IDE على اللوحة الأم

تابع: أقراص ATA IDE توجد حالة يمكن أن تعقد تركيب محركات أقراص IDE وهي وجود محركي أقراص (أو أكثر) في نظام IDE، فالسؤال هنا أي وحدة تحكم من القرصين ستتعامل مع الحاسب وترسل البيانات فيما بينهما؟ والجواب بالتأكيد هو وحدة تحكم واحدة فقط. فالحل يكون بتعيين محرك الأقراص الأول كمحرك أقراص رئيس (Master Drive) والثاني كمحرك أقراص تابع (Slave Drive) وبهذه الطريقة تصبح وحدة التحكم الموجودة ضمن محرك الأقراص الرئيس هي الفعالة والمسؤولة عن إدارة بقية محركات الأقراص التابعة.

تابع: أقراص ATA IDE يتم تعيين إعدادات الرئيس / التابع باستخدام جسر توصيل يستخدم عدد من الأرجل في محرك الأقراص، شكل 8. تعطي هذه الأرجل تعطي عدّة إعدادات منها: في حالة وجود محرك أقراص واحد يجب وضع جسر التوصيل على وضعية (Master/Single)، شكل 9. في حالة وجود محركي أقراص يجب وضع جسر التوصيل الأول (Master)، ووضع الجسر الثاني (Slave).

شكل8: الواجهة الخلفية للقرص الصلب نوع IDE

شكل 9: أوضاع جسر التوصيل لأقراص IDE

أقراص Serial ATA جيل جديد من الأقراص الصلبة, ظهر بين عامي 2002 – 2003، وهي مختلفة عن الأجيال السابقة من ناحية الشكل وميكانيكية العمل في نقل المعلومات. صممت أقراص SATA لنقل المعلومات بسرعة تصل (نظرياً) إلى 1.5 جيجابت/ثانية. وأصبح هذا النوع شائع الاستخدام، وحل محل الأقراص العادية نظراً لتفوقه على الأقراص العادية من الناحية العملية فضلاً عن أن ثمنها يكاد لا يختلف عن ثمن الأقراص العادية.

تابع: أقراص Serial ATA متطلبات ربط أقراص SATA: كابل نقل المعلومات: يتميز هذا الكابل بأنه رفيع وطوله لا يتجاوز 1متر. كابل الكهرباء: يتميز هذا الكابل برأس رفيع ذو 15 فتحة, حيث تستهلك أقراص SATA جهد كهربائي أقل من أقراص IDE وأقراص SCSI، شكل 10. مقابس SATA في لوحة الأم: لوحات الأم الداعمة لأقراص SATA تحتوي على مقابس خاصة عادة ما يكون لونها أسود, برتقالي، أو أحمر، شكل 11.

شكل 10: كابلات أقراص SATA

شكل 11: مقبس SATA على لوحة النظام

تجزئة القرص الصلب يمكن تقسيم مساحة القرص الصلب ضمن جزئين أو أكثر، وتعرف هذه العملية بالتجزئة (Partitioning)، ولعملية التجزئة فوائد عديدة منها: السماح لأكثر من نظام تشغيل بالعمل على حاسب واحد. وجود عدد أكبر من الأجزاء المنطقية يسهل عملية إدارة القرص. تخفيض عدد مساحات التخزين الضائعة. سرعة أكبر في عمليات الوصول إلى البيانات وتخزينها. أمان وسرية أكبر باستخدام نظام ملفات NTFS.

طرق تقسيم القرص الصلب يمكن تقسيم القرص الصلب إلى مجموعة من الأقسام باستخدام عدة طرق، منها: إذا كنت تستخدم أنظمة التشغيل (Windows2000، أو WindowsXP)، فيفضل استخدام القرص المدمج لنظام التشغيل لتقسيم القرص الصلب (Disk Manager). يتوفر في السوق برامج جاهزة لتقسيم الأقراص مثل (Disk Manager، Micro-Scope).