القرص الصلب 1

١
القرص الصلب
Hard Disk
مفاهيم عامة

:Hard Disk يتطرق هذا الكتاب الإلكتروني للمفاهيم التالية حول القرص الصلب
ما هو القرص الصلب ؟ ·
ما المقصود بتهيئة القرص الصلب ؟ ·
نظام الملفات . ·
فهم التقسيمات . ·
تقسيم وتهيئة القرص الصلب . ·
إدارة التقسيمات . ·
فهم أحرف السواقات . ·
٢
ما هو القرص الصلب ؟
القرص الصلب هو جزء من مكونات الحاسوب ، وهو المسؤول عن التخزين الطويل الأمد
للمعلومات حتى في حالة قطع التيار الكهربائي عن الجهاز . و بما أن القرص الصلب يخزن
المعلومات بشكل دائم لذلك فهو يسمح للمستخدم بحفظ البرامج و الملفات و أي بيانات أخرى .
و ، RAM و السعة التخزينية للقرص الصلب أكبر كثيراً من السعة التخزينية للذاكرة الرئيسية
. ٢٠ GB توجد اليوم أقراص تتجاوز سعتها التخزينية ال
المكونات الأساسية للقرص الصلب :
يتكون القرص الصلب من أربع أجزاء رئيسية :
الأقراص الدائرية و محور دوران و رؤوس القراءة/الكتابة و مجموعة من الدوائر
الإلكترونية.
الشكل رقم ١ : المكونات الأساسية للقرص الصلب
الأقراص (الأطباق) الدائرية :
هي مجموعة من الأقراص المتصلبة الدائرية الشكل مصنوعة من المعدن
أو البلاستيك ، وجهي كل قرص مغطى بطبقة من أكسيد الحديد أو أي مادة أخرى قابلة
للمغنطة .
كل الأقراص مثبتة من مركزها على محور دوران يعمل على تدوير كل الأقراص بنفس
السرعة .
٣
رؤوس القراءة / الكتابة :
تثبت رؤوس القراءة/الكتابة على ذراع أفقي يمتد على كل من السطحين العلوي و السفلي لكل
واحدة من الأقراص الدائرية . الذراع الأفقي يتحرك ذهاباُ وإياباً بين مركز الأقراص و حافتها
الخارجية وبسرعة كبيرة . هذه الحركة مع حركة دوران الأقراص الدائرية تسمح لرؤوس
القراءة/الكتابة بالوصول إلى أي نقطة على سطح الأقراص .
الدوائر الإلكترونية :
تترجم الدوائر الإلكترونية الأوامر الصادرة من الكمبيوتر ثم تقوم على ضوء تلك الأوامر
بتحريك رؤوس القراءة/الكتابة إلى مكان معين على الأقراص مما يسمح لرؤوس
القراءة/الكتابة بقراءة أو كتابة البيانات المطلوبة .
كيف تخزن البيانات و كيف تسترجع ؟
يخزن الكمبيوتر البيانات على القرص الصلب كسلسلة من البيتات الثنائية
كل بت يخزن كشحنة مغناطيسية (موجبة أو سالبة ) على طلاء من مادة قابلة ( binary bits)
للمغنطة موجودة على سطح الأقراص .
عندما يقوم الكمبيوتر بتخزين البيانات فهو يقوم بإرسال البيانات إلى القرص الصلب على شكل
سلسلة من البيتات . وهكذا يقوم باستلامها أيضا على شكل سلسلة من البيتات المتعاقبة .
يستخدم القرص الصلب رؤوس القراءة/الكتابة لتخزين (كتابة) البيتات مغناطيسياُ على سطح
الأقراص الدائرية . البيتات التي تتكون منها البيانات المخزنة على سطح القرص ليس من
الضروري أن تخزن بشكل متعاقب على سطح القرص ، فمثلا البيتات المكونة لملف ما يمكن أن
تخزن في أماكن مختلفة من سطح قرص ما أو أن تكون موزعة على أقراص أخرى .
عندما يحتاج الكمبيوتر البيانات المخزنة على القرص الصلب تبدأ الأقراص بالدوران بسرعة ثم
تتحرك رؤوس القراءة/ الكتابة ذهاباُ وإيابا إلى موقع معين على سطح الأقراص ، عندها تقوم
رؤوس القراءة/الكتابة بقراءة البيانات وذلك بتحديد الحقل المغناطيسي لكل بت مخزن ، موجب
أم سالب ثم ترسل تلك المعلومات إلى الكمبيوتر .
تستطيع رؤوس القراءة/الكتابة الوصول إلى أي مكان على سطوح الأقراص وفي أي وقت ،
Random Access مما يسمح بالوصول إلى البيانات بشكل عشوائي
( بدلا من تعاقبي كما في الشريط المغناطيسي) ، حيث أن القرص قادر على الوصول العشوائي
الذي يمكنه من الوصول بشكل نموذجي إلى البيانات المطلوبة وفي جزء من الألف من الثانية .
ما هو المقصود بتهيئة القرص الصلب ؟
الكمبيوتر يجب أن يكون قادراً على الوصول إلى البيانات المطلوبة ، وبشكل عام حتى
الأقراص الصغيرة الحجم يمكنها تخزين الملايين والملايين من البيتات .
إذا كيف يعرف الكمبيوتر أين يبحث عن المعلومات المطلوبة ؟
لحل هذه المشكلة يتم تنظيم القرص الصلب من خلال تمييزه لأقسام منفصلة . هذا يسمح
وبكل سهولة للكمبيوتر بإيجاد أي سلسلة من البيتات المخزنة .
. (Formatting) المصطلح الرئيسي لتنظيم القرص الصلب يعرف بالتهيئة
ُتعِ  د عملية التهيئة القرص الصلب حتى يمكن كتابة الملفات على الأقراص مع إمكانية
استرجاع الملفات المطلوبة فيما بعد وبسرعة كبيرة .
٤
ويجب أن تتم عملية التهيئة للقرص الصلب بطريقتين : التهيئة الفيزيائية و التهيئة المنطقية .
Physical Formatting : التهيئة الفيزيائية
يجب القيام بعملية التهيئة الفيزيائية قبل التهيئة المنطقية للقرص
الصلب ، والتهيئة الفيزيائية للقرص الصلب ( تسمى كذلك بالتهيئة المنخفضة المستوى )
تتم عادة هذه التهيئة للقرص بعد صناعته مباشرة من قبل الشركة (Low level format)
المنتجة للقرص الصلب .
ُتقسِم عملية التهيئة الفيزيائية الأقراص الدائرية للقرص الصلب إلى العناصر الفيزيائية
الرئيسية التالية:
المسارات و القطاعات و الأسطوانات
Paths, Sectors, and Cylinders
أنظر الشكل رقم ٢: هذه العناصر توضح الطري قة التي تخزن بها البيانات وتسترجع فيزيائيًا
من القرص .
الشكل رقم ٢: الهيئة الفيزيائية لقرص صلب .
المسارات :
المسارات عبارة عن مجموعة من المسالك الدائرية متحدة المركز و موجودة على كلى جانبي
(وجهي) الأقراص الدائرية . و هذه المسارات تعرف عن طريق رقم بداية بالمسار صفر ثم
المسار واحد و .... وهكذا حتى الحافة الخارجية للأقراص .
ُتَق  سم المسارات إلى مساحات صغيرة تعرف بالقطاعات ، هذه القطاعات تستخدم لتخزين كمية
ثابتة من البيانات. والقطاعات عادة تهيئ لتحتوي ٥١٢ بايت من البيانات . (البايت الواحد
يتكون من ٨ بت) .
٥
الأسطوانات:
الأسطوانات هي مجموعة المسارات الموجودة على كل من وجهي كل الأقراص الدائرية و
التي هي (أي المسارات) على نفس البعد من مركز الأقراص . أي أن المسارات التي رقمها
صفر مثلاً و الموجودة على كل من الوجه العلوي و السفلي للقرص الدائري الأول و
المسارات التي رقمها صفر و الموجودة على كل من الوجه العلوي و السفلي للقرص الدائري
الثاني و المسارات التي رقمها صفر و الموجودة على كل من الوجه العلوي و السفلي للقرص
الدائري الثالث .... و هكذا حتى آخر قرص تشكل مع بعضها اسطوانة دائرية (وهمية أو
تخيلية) رقمها هو نفس رقم المسارات المتكونة منها تلك الاسطوانة .
إن الكمبيوتر و برامجه تعمل وبشكل متكرر مستخدمة الأسطوانات . فعندما يتم كتابة
(تخزين) البيانات على القرص الصلب في الأسطوانات (في الحقيقة يتم تخزين البيانات على
مستوى الأسطوانات و ليس على مستوى الأقراص الدائرية ) يمكن الوصول إلى تلك البيانات
المخزنة و بشكل كامل دون الحاجة إلى تحريك رؤوس القراءة/الكتابة لأن حركة رؤوس
القراءة/الكتابة بطيئة مقارنة مع سرعة دوران الأقراص . إن استخدام الأسطوانات في تخزين
و استرجاع البيانات يخفض و بشكل كبير الزمن اللازم للوصول إلى تلك البيانات المخزنة .
بعد فترة من عملية التهيئة الفيزيائية من الممكن أن يحدث أن الخصائص الفيزيائية للمادة
القابلة للمغنطة و الموجودة على سطح الأسطوانات الدائرية لربما تتلف بشكل تدريجي ولذلك
تصبح عملية القراءة أو الكتابة من و إلى القطاعات التالفة أصعب بالنسبة لرؤوس
القراءة/الكتابة . القطاعات التي لم تعد قادرة على حمل البيانات تسمى بالقطاعات التالفة
ولحسن الحظ فإنه في الأقراص الصلبة الحديثة وجود مثل هذه القطاعات .Bad Sector
التالفة نادر . علاوة على ذلك فإن ألحوا سيب الحديثة يمكنها تحديد مكان القطاعات التالفة إن
وجدت ، وببساطة يقوم الكمبيوتر بتعليم (تمييز) تلك القطاعات التالفة على أنها تالفة (و هكذا
فإن هذه القطاعات سوف لن تستخدم في المستقبل) ويستخدم القطاع التالي في التخزين .
Logical Formatting التهيئة المنطقية
بعد القيام بعملية التهيئة الفيزيائية للقرص الصلب ، يجب القيام بعملية التهيئة المنطقية له.
تضع التهيئة المنطقية نظام ملفات للقرص الصلب مما يسمح لنظام التشغيل
(مثل دوس أو ويندوز أو او اس ٢ أو لينكس ) باستعمال المساحة المتوفرة على القرص
الصلب لتخزين و استرجاع الملفات .
إن أنظمة التشغيل المختلفة تستخدم أنظمة ملفات مختلفة ، لذلك فنوع التهيئة المنطقية التي
نريد استخدامها يتوقف على نوع نظام التشغيل الذي نريد تركيبة على الجهاز . سيتم لاحقُا

.