تخزين البيانات على القرص الصلب

 كيف يتم تخزين المعلومات داخل القرص الصلب؟!!!!!، العملية في الأساس بتعتمد على مفاهيم كهربية وبالأخص فيزيائية، لكن في الأول هنحتاج نتكلم عن الفكرة العامة وبعدين هنتكلم عن الفكرة الفزيائية.
 ماذا تعني كلمة مساحة تخزين من الأساس ؟!!!
أي كتاب لما بتيجي تقرأه لازم تلاقي فيه فهرس للموضوعات، الفهرس مهمته إنه يكتب رؤوس الموضوعات وبيوضحلك إن كل موضوع في صفحة رقم كام أو الموضوع بيدءمن صفحة كام إلى صفحة كام، ولو إنت بتدور على موضوع ما ومستعجل فإنت بتشوفه في الفهرس على صفحة كام وتروح ليه على طول، فمثلا إذا عندك موضوع والفهرس بيقولك إن الموضوع في الصفحة رقم ١٠٠ فحضرتك بتروح على طول لصفحة رقم ١٠٠على طول دون ماتدخل إلى باقي الصفحات، وجائز الموضوع يكون مكون من عدة صفحات.
الهارد ديسك بيستخدم نفس الطريقة عن طريق إنه بيعمل رؤوس موضوعات لكل البيانات المسجلة عليه، وبعد كده كل موضوع ليه صفحاته.
قبل مانكمل الموضوع لازم تكون قريت مقال الحروف بلغة الارقام الموجود في اللينك اللي تحت، وده لان فيه بعض المفاهيم اللي محتاج تكون عندك فكرة عنها.

https://yawmeiatk.blogspot.com/2019/08/blog-post_18.html?m=1


من خلال الكلام اللي فوق ده هنفترض إنك عندك صورة مثلا مسجلة باسم personal.jpg, فأول  حاجة هيعملها الهارد إنه يعملها فهرس ومن ثم يحولها للغة الارقام، فلو عملنا مثلا جدول بيتكون من الحروف من A-Z وثمان صفوف، الهارد في الاول بياخد جزء منه للفهرس والباقي هو المساحة اللي إنت تقدر تستخدمها، الجدول اللي تحت ده هيوضحلك الفكرة.

لاحظ إن الصف الاول والثاني عبارة عن فهرس لانه بدأ بكلمة TOC وانتهى بيها كمان، أما المساحة الخضراء فهي مساحة الهارد اللي إنت تقدر تخزن فيها البيانات اللي هي عبارة عن ٦ مضروبة في ٢٦.
الستة تعبرعن عدد الصفوف والست وعشرون بتعبر عن عدد الاعمدة، محصلة ضربهم هي ١٥٦.
هناخد بقى مثال، زي ماقلنا لو عندنا صورة باسم personal.jpg فالهارد هيبدأ يعمل الفهرس وبعدين يحولها إلى لغة الصفر والواحد وهنفترض إنه هيحولها إلى
01001010010101101110110100110100111111 وبعدين يسجلها في المساحة اللي هيخصصها ليها ثم يشوف هو خدت منه كام صفحة ويرجع للفهرس يقول الصورة دي هتاخد من صفحة كذا إلى صفحة كذا، الجدول اللي تحت هيوضح الفكرة أكثر.

لاحظ هنا إن الهارد عمل الفهرس باسم الموضوع اللي هو personal.jpg وبعدين زي أي كتاب قالك من صفحة كام لصفحة كام اللي هي مكتوبة A3N4، لو حضرتك راجعت البيانات هتلاقيها بدأت فعلا من A3 وانتهت فعلا في N4.
وبكده تكون مساحة التخزين قلت في الهارد من ١٥٦ إلى ١١٦ فقط، لان عدد الاصفار والواحد اللي كتبناه كان عبارة عن ٤٠ رقم بين الصفر والواحد وهكذا.

حضرتك لما بتيجي تشيل الصورة الهارد بيشيل الارقام اللي في المساحة التخزينة إلا إنه بيحتفظ بالفهرس عشان كده بتسمع عن البرامج اللي بترجع البيانات من على الهارد بعد ما بتمسحها.

هناخد كمان مثال مهم لو على نفس الجدول حضرتك عندك ملف اخر اسمه Hi.txt، طبعا الهارد هيعمل نفس اللي عمله هيعمل فهرس وبعدين هيسجله كبيانات صفر وواحد ولتكن 011010100111 وبعدين يرجع يقولك هو من صفحة كام لصفحة كام، زي الجدول اللي تحت ده.

لاحظ إنه بدء في الفهرس من حيث ما انتهى المثال الاول وكذلك تسجيل البيانات من حيث ما انتهى المثال الاول .
لو افترضنا إن حضرتك عدلت على الصورة اللي في المثال الاول personal.jpg، فالصورة في الأاساس مساحتها هتكبر, ولان لما مساحة الصورة تكبر معناها إن الصورة عدد الاصفار والواحد هيكبرلذلك هيكون في التخزين عندنا حلين
الحل الاول: إنه يمسح مكانها القديم ويرجع يسجلها في مكان تاني وبعدين يعدل أرقام الصفحات اللي في الفهرس، والحل ده غير مفضل لأنه يياخد وقت، الجدول اللي تحت هيفصله.

الحل الثاني: إن الهارد يسجل باقي البيانات في مكان اخر، بمعنى إنه يحتفظ بالفهرس القديم وأماكن الصفحات لكنه هيزود أماكن الصفحات الجديدة في الفهرس وكمان البيانات، زي الجدول اللي تحت.

من هنا نقدر نعرف إيه هي مهمة Disk Defragment
ده بيعمل إعادة ترتيب للبيانات من تاني عشان كده بياخد وقت طويل جدا بالساعات لكنه مهم جدا لصحة الهارد، بمعنى الحفاظ على الهارد.

المبادئ الكهربية أو الفيزيائة : بشكل مبسط  لو عندنا سلك كهربي ملفوف على مادة صلبة قابلة للمغنطة, فالمبدء إن أول ماهيبدء يمر تيار في السلك هيبدء يظهر لينا مجال المغناطيسي, اتجاه المجال المغناطيسي عمودي على اتجاه التيار.

ولو قطعت التيار عن المادة الصلب هتفضل محتفظة بالمغنطة " هيفضل المجال المغناطيسي موجود ".

هو ده مبدأ العمل إن الهارد ديسك " القرص الصلب " بيتكون من اسطوانة عليها مادة ممغنطة، لما بيمر عليها تيار بيبدء ينشأ مجال مغناطيسي، 

كنا اتفقنا في المقال اللي فات إن لغة الأجهزة هي نظام binary، يعني بيعتمد على رقم صفر ورقم واحد. 

كمان كنا اتفقنا إننا لما نقول رقم واحد معناه إن في تيار بيمر وفي حالة الرقم صفر إن لايمر تيار، من هنا أكيد وصل لحضرتك إن لما يكون في تيار يبقى فى مجال مغناطيسي ولما لايوجد تيار يبقى لايوجد تيار مغناطيسي، من هنا بيتم تسجيل البيانات داخل الهارد.

مادة قابلة للمغنطة معناها : إن جزيئات المادة الصلبة عند تأثرها بأي تيار كهربي بتتحرك من القطب الشمالي إلى القطب الجنوبي داخل المادة.
تاريخ القرص الصلب " الهارد ديسك "

القرص الصلب خد الاسم ده عشان يميزوه عن Floppy disc، اللي بيعبر برضه عن جهاز لحفظ البيانات لكن بمساحة مصغرة جدا وفي نفس الوقت الاسطوانة الداخلية مرنة.

أول هارد ديسك تم تصنيه من خلال شركة IBM في الخمسينات تحديدا عام ١٩٥٦ تحت اسم راماك Randam access method of accounting and control ، الجهاز كان ضخم جدا وفي نفس الوقت مساحة البيانات اللي كان يقدر يخزنها كانت ٥ ميجابايت !!!!!!!!!!!!, إنت متخيل.

مكونات الهارد :
١. مجموعة من الاسطوانات اللي طالع منها كلمه قرص صلب.
٢.القارئ.
٣. ماتور كهربي.
٤. الدائرة الكهربية.

الاسطوانات بتلف بسرعات كبيرة جدا وكل مازادت السرعة كل ما كانت كفاءة الهارد أفضل، حاليا معظم الهاردات سرعتها ٧٢٠٠ لفة في الدقيقة.الاسطوانات محطوط عليها مادة ممغنطة ومقسمة الى عدد كبير جدا جدا من الدوائر اللي بيتخزن عليها البيانات زي الصورة اللي تحت, هتلاحظ إن في خطوط كتير جدا على الاسطوانة, لكن الخطوط دي كتيرة وقيقة ولو فتحت الهارد من الداخل مش هتشوفها بيعنك.

أم بخصوص القارئ غهو مسؤول عن وظيفتين الاولي هي الكتابة والثانية هي القراءة.
بخصوص كتابة البيانات فالقارئ يعمل على تسجيل البيانات بيصيغة واحد وصفر وبالتالي المادة بتحافظ على مغنطتها ولما بيخلص المهمة دي وممكن يقوم بعملية القراءة إذا طلب منه ذلك, بمعنى إنه بيعمل عملية الكتابة لما نيجي نضيف للهارد ملف لاول مرة والعملية التانية إنه بيقراها لما إنت تيجي تسترجعا وتدور عليها.

أما بخصوص الدائرة الكهربية فهي مسؤولة عن تحويل البيانات الى واحد وصفر وبتدي اشارة للقارئ عشان يتحرك وللماتور عشان يلف.

في المقال اللي جاي نتكلم عن أنواع أخرى من الهارد زي ال SSD.

دمتم بألف خير,,,,,