عمليات القراءة والكتابة والحذف على القرص الصلب

هذا الموضوع للمبتدئين حيث سنتعرف اولا على القرص الصلب من الداخل ثم كيفية حدوث عمليات القراءة والكتابة والحذف من على القرص كوسيط اساسي للتخزين. 

القرص الصلب من الداخل


القرص الصلب هو القرص الذي يملك مساحة تخزينية كبيرة جداً مقارنة بالقرص المرن و هو يتكون من الاقراص او ما يسمى Plater و هو قرص او اكثر مغطي بمادة مغناطسية من الوجهين – رؤوس القراءة و الكتابة Heads و يحتوي القرص الصلب على راس او اكثر تستخدم للكتابة على الاقراص الداخلية و تكون بشكل مزدوج لانها تكتب على الوجهين . 


​

​

و تتحرك الـ heads بواسطة محرك مسئول عن تحريك الرؤوس Head Actuator و يتم تحريك كل الرؤوس معا لانهم على محور واحد كما ان الاقراص تتحرك بواسطة موتور ، و على اساس عدد اللفات يتم تحديد سرعة القرص الصلب 5400 RPM او لفة فى الدقيقة و هي وحدة تقدير سرعة اللفة 




كما يحتوي القرص الصلب على لوحة الدوائر الالكترونية و هي ايضا مسئولة عن اتمام العمليات الالكترونية لحظة الكتابة او القراءة و من خلالها يصل الكهرباء الى مواتير تحريك الرؤوس و الاقراص و يتصل بها ايضا كابل البيانات باختلاف انواعها . 


كابل الكهرباء يحتوي على 4 اسلاك ذات الالوان الاحمرو الاصفر و الاسود . اما كابل البيانات فيختلف شكلها مع اختلاف الللوحة الام و النوع(ATA (IDE فمثلا يوجد نوع ال40سلك فى الموديلات القديمة و الان يوجد كابلات 80سلك مع الانواع ATA 100 ,133 و الاحدث هو وصلة SATA و تستخدم كابل 7 سلك سيريل كما يوجد نوع اخر من ال H.D يسمي SCSI و هو اسرع من الواجهة ATA و منها العديد من الانواع Fiber channel 

و هي اعلي فى السرعة وفي التكلفة ولكنها اقل انتشاراً و يرجع سبب ارتفاع التكلفة ان كابل البيانات مكون من الالياف البصرية و ليس من الاسلاك.



هنا ياتي سؤال هل هناك اختلاف فى سرعة القرص الصلب و ما هي المعاير التي نختار على اساسها القرص الصلب ؟؟

نعم هناك اختلاف بين سرعات القرص الصلب ترجع الى :-

1. نوع واجهة التوصيلInterface 

2. عدد اللفات فى الدقيقة RPM 

3. زمن البحث Seek time و هو الزمن الذي يستغرقة القرص فى استدعاء البيانات من القرص عند طلب البيان من المستخدم تمهيدا لوضعها فى الRAM 

و معايير اختيار القرص الصلب هي المساحة التخزينية و سرعة القرص و سرعة زمن الوصول . 



كيف تتم عمليات القراءة والكتابة والحذف على القرص الصلب ؟

هل فكرت يوما عن كيفية حدوث عمليات الكتابة والقراءة والحذف على القرص الصلب ؟

يجب ان نعلم اولا انه يتم تخزين البيانات على سطح القرص على صورة شحنات كهرومغناطيسية والتى تختلف على حسب قيمة هذه الشحنات لتعبر عن البيانات المختلفة. 

وتقوم الابره المغناطيسية والتي تسمى برأس القراءة والكتابة بعمليتي الكتابة والقراءة. 

اولا : الكتابة: 

وهي مغنطة سطح القرص بشحنه كهرومغناطيسية ذات قيمه معينه حيث تقوم الدوائر الالكترونية الموجودة في اللوحة الالكترونية المطبوعة المثبتة بجسم محرك الأقراص الصلبه بالتحكم فى تحديد المكان الذي سيتم الكتابة عليه وقيمة الشحنة الخاصة بكل بيان.

ثانيا :القراءة: 

هي قراءة الابره لقيمة الشحنة الكهرومغناطيسية وتقوم الدوائر الالكترونية مره أخرى بترجمة هذه الشحنة وتحويلها إلى بيانات.

ثالثا :مراحل القراءة والكتابة:

1. يصدر المعالج أوامره لمحرك الأقراص الصلبه بتخزين بيانات معينه 

2. يستقبل المحرك هذه البيانات عبر البينية المتصل بها مع اللوحة الأم 

3. يبحث محرك الأقراص في جدول الملفات عن أماكن خاليه.

4. يوجه الابره إلى المكان الخالي ويعطيها البيانات على شكل شحنات كهرومغناطيسية. 

5. تقوم الابره بكتابة هذه البيانات او ما يسمى مغنطة القرص الصلب كما عرفنا من قبل بنفس التوالي الذي استقبلته من دوائر القرص الالكترونية.



مراحل عملية القراءة:

1. عندما نطلب بيانات مخزنه بالفعل على القرص الصلب مثل استدعاء احد الملفات المخزنة على الهارد ديسك فان القرص يبحث في جدول الملفات عن هذه البيانات وعنوانها على سطح القرص. 

2. يوجه محرك الأقراص الابره إلى مكان البيانات لتقوم بعملية القراءة.

عملية الحذف :-
1. عند قيامك بحذف ملف معين من على القرص الصلب فان المعالج يصدر أمر الحذف إلى محرك الأقراص الصلبه فيقوم محرك الأقراص بتنفيذ أمر الحذف.

2. ثم توجه الابره إلى مكان البيانات وحذفها بإزالة الشحنات الكهرومغناطيسية التي تعبر عن البيانات

برامج استرجاع الملفات المحذوفة :-

وجد مصممو الأقراص أن توجيه الابره إلى مكان البيانات لمسح الشحنات الكهرومغناطيسية تمثل عبئا إضافيا على المحرك كما تمثل إهدارا للوقت

لذا فقد تم إتباع طريقة انه عند حذف الملفات من على القرص الصلب فانه يتم حذفها بشكل وهمي بحيث تظل البيانات موجودة بينما لا يمكن للحاسب التعرف عليها.


ومن هنا ظهرت هذه البرامج لاسترجاع البيانات بعد حذفها والتي تقوم بتوجيه الابره لقراءة الأماكن الخالية وترجمة الشحنات الموجودة عليها لمعرفة ما إذا كان هناك بيانات يمكن استعادتها أم لا.


ولتعلم انه باستطاعتك استعادة جميع البيانات المحذوفة ما لم يتم كتابة بيانات أخرى على سطح القرص. ولهذا السبب أيضا ظهرت برامج مسح البيانات نهائيا حيث تقوم هذه البرامج بتوجيه الابره لإزالة الشحنات الموجودة على سطح القرص لمسحها نهائيا. وهذا النوع من البرامج يستخدم بكثرة في الجهات الأمنية لمنع إمكانية استعادة ملفات حساسة تم حذفها.




تخزين البيانات على القرص:

يجب ان نعلم اولا ان القرص الصلب مقسم الى ما يسمى الكلاستر cluster وكل كلستر Cluster يحوي عدد معين من القطاعات او ما يسمى Sectors .


وعندما تبدا عملية التخزين للملفات على القرص الصلب فانه يتم تخزين الملف في كلستر فارغ فإذا امتلأ الكلستر يتم تخزين باقي الملف في الكلستر الذي يليه وهكذا ، وقبل التخزين يقوم القرص بتحديد مكان التخزين في جدول الملفات وتوجيه الابره لهذا المكان.

وبسبب وجوب التخزين في كلستر فارغ تماما فانه أصبح لدينا الكثير من المساحة المهدوره

ما هي المساحة المهدورة من القرص الصلب ؟

عندما يتم إصدار الأمر إلى القرص الصلب بتخزين ملف تذهب إبرة الكتابة إلى جدول الملفات FAT للبحث عن قطاع sector فارغ ليس به أي ملفات لتقوم بتسجيل الملف المطلوب وإذا امتلأ القطاع تذهب إلى القطاع الذي يليه وهكذا. فمثلا لو أردنا تخزين ملف حجمه 80 كيلوبايت في cluster حجمه 100كيلوبايت فهذا يعني انه يوجد 20 كيلوبايت مهدره . 


لهذا فانه عمليا لا يمكن تخزين 10 جيجابايت على قرص صلب له نفس المساحة إلا لو كانت البيانات عبارة عن ملف واحد وهذا صعب جدا عمليا أيضا. ومن هنا ظهر نظام FAT 32, NTFS ونظام NTFS والذي يعتمد على تصغير حجم الكلستر لتقليل المساحة المهدوره.

"منقول متصرف "