يعد القرص الصلب تقريبًا أحد أهم عناصر الكمبيوتر الحديث. نظرًا لأنه مخصص في المقام الأول لتخزين بياناتك على المدى الطويل، فقد يكون ذلك ألعابًا وأفلامًا وغيرها ملفات كبيرة، المخزنة على جهاز الكمبيوتر الخاص بك. وسيكون من العار أن يتعطل فجأة، ونتيجة لذلك قد تفقد جميع بياناتك، وهو ما قد يكون من الصعب جدًا استعادته. ومن أجل تشغيل هذا العنصر واستبداله بشكل صحيح، عليك أن تفهم كيف يعمل وما هو - الأقراص الصلبة.

من هذه المقالة سوف تتعلم عن العمل قرص صلبومكوناته و الخصائص التقنيةأوه.

عادةً ما تكون العناصر الرئيسية لمحرك الأقراص الثابتة عبارة عن عدة أطباق مستديرة من الألومنيوم. على عكس الأقراص المرنة(الأقراص المرنة المنسية) يصعب ثنيها، ومن هنا جاء اسم القرص الصلب. في بعض الأجهزة يتم تثبيتها بشكل غير قابل للإزالة وتسمى ثابتة (القرص الثابت). لكن بشكل عادي أجهزة الكمبيوتر المكتبيةوحتى بعض نماذج أجهزة الكمبيوتر المحمولة والأجهزة اللوحية يمكن استبدالها دون مشاكل.

الشكل: محرك الأقراص الثابتة بدون غطاء علوي

المذكرة!

لماذا الأقراص الصلبةيطلق عليهم أحيانًا اسم وينشستر وما يجب عليهم فعله بالأسلحة النارية. في وقت ما في ستينيات القرن الماضي، أصدرت شركة IBM ما كان يُعرف آنذاك بمحرك أقراص ثابتة عالي السرعة برقم التطوير 30-30. والذي تزامن مع تسمية سلاح بنادق وينشستر الشهير، وبالتالي سرعان ما أصبح هذا المصطلح راسخًا في لغة الكمبيوتر العامية. ولكن في الواقع، ليس لدى محركات الأقراص الثابتة أي شيء مشترك مع محركات الأقراص الثابتة الحقيقية.

كيف يعمل القرص الصلب؟

يتم تسجيل وقراءة المعلومات الموجودة على الدوائر متحدة المركز للقرص الصلب، مقسمة إلى قطاعات، باستخدام رؤوس الكتابة/القراءة العالمية.

كل جانب من القرص له مساره الخاص للكتابة والقراءة، ولكن الرؤوس تقع على محرك مشترك لجميع الأقراص. ولهذا السبب، تتحرك الرؤوس بشكل متزامن.

فيديو يوتيوب: افتح تشغيل القرص الصلب

لا يسمح التشغيل العادي للمحرك بالاتصال بين الرؤوس والسطح المغناطيسي للقرص. ومع ذلك، إذا انقطعت الطاقة وتوقف الجهاز، فستظل الرؤوس تسقط على السطح المغناطيسي.

خلال اعمل بجدالقرص، يتم تشكيل فجوة هوائية صغيرة بين سطح اللوحة الدوارة والرأس. إذا دخلت ذرة من الغبار في هذه الفجوة أو اهتز الجهاز، فهناك احتمال كبير أن يصطدم الرأس بالسطح الدوار. يمكن أن يؤدي التأثير القوي إلى فشل الرأس. قد يؤدي هذا الإخراج إلى تلف عدة وحدات بايت أو عدم تشغيل الجهاز بالكامل. لهذا السبب، في العديد من الأجهزة، يتم تصنيع السطح المغناطيسي، وبعد ذلك يتم تطبيق مادة تشحيم خاصة عليه للتعامل مع الاهتزاز الدوري للرؤوس.

بعض عجلات حديثةاستخدم آلية التحميل/التفريغ التي تمنع الرؤوس من ملامسة السطح المغناطيسي حتى في حالة انقطاع التيار الكهربائي.

تنسيق المستوى العالي والمنخفض

استخدام التنسيق مستوى عاليسمح لنظام التشغيل بإنشاء هياكل تسهل العمل مع الملفات والبيانات المخزنة على القرص الصلب. يتم توفير جميع الأقسام المتاحة (محركات الأقراص المنطقية). قسم الاحذيةالمجلد، ونسختين من جدول تخصيص الملفات، والدليل الجذر. من خلال الهياكل المذكورة أعلاه، يتمكن نظام التشغيل من التوزيع مساحة القرصوتتبع موقع الملفات وكذلك تجاوز المناطق التالفة على القرص.

بمعنى آخر، يتم تقليل التنسيق عالي المستوى إلى إنشاء جدول محتويات للقرص ونظام الملفات (FAT، NTFS، إلخ). يمكن أن يتضمن التنسيق "الحقيقي" التنسيق فقط مستوى منخفض، حيث يتم تقسيم القرص إلى مسارات وقطاعات. باستخدام أمر DOS FORMAT قرص مرنيخضع لكلا النوعين من التنسيق في وقت واحد، بينما يخضع القرص الصلب للتنسيق عالي المستوى فقط.

من أجل إجراء تنسيق منخفض المستوى على القرص الصلب، يجب عليك استخدام برنامج خاص، والتي يتم توفيرها غالبًا من قبل الشركة المصنعة للقرص. تتضمن تهيئة الأقراص المرنة باستخدام FORMAT إجراء كلتا العمليتين، بينما في حالة محركات الأقراص الصلبةيجب تنفيذ العمليات المذكورة أعلاه بشكل منفصل. علاوة على ذلك، يخضع القرص الصلب لعملية ثالثة - إنشاء الأقسام، وهي شرط ضروريللاستخدام على جهاز كمبيوتر واحد أكثر من واحد نظام التشغيل.

يتيح تنظيم عدة أقسام إمكانية تثبيت البنية التحتية التشغيلية الخاصة بكل منها حجم منفصلومحركات الأقراص المنطقية. كل وحدة تخزين أو محرك أقراص منطقي له تعيين حروف خاص به (على سبيل المثال محرك الأقراص ج، دأو ه).

مما يتكون القرص الصلب؟

يشتمل كل محرك أقراص ثابت حديث تقريبًا على نفس مجموعة المكونات:

الأقراص(عددهم غالبا ما يصل إلى 5 قطع)؛

رؤوس القراءة/الكتابة(يصل عددهم في أغلب الأحيان إلى 10 قطع)؛

آلية محرك الرأس (هذه الآليةيضبط الرؤوس على الموضع المطلوب)؛

محرك محرك القرص(جهاز يتسبب في تدوير الأقراص)؛

مرشح الهواء(المرشحات الموجودة داخل علبة محرك الأقراص)؛

لوحة الدوائر المطبوعةمع دوائر التحكم(من خلال هذا المكون تتم إدارة محرك الأقراص ووحدة التحكم)؛

الكابلات والموصلات (مكونات الكترونيةالأقراص الصلبة).

غالبًا ما يتم استخدام الصندوق المغلق - HDA - كغطاء للأقراص والرؤوس وآلية محرك الرأس ومحرك محرك الأقراص. عادةً ما يكون هذا الصندوق عبارة عن وحدة واحدة لا يتم فتحها أبدًا. المكونات الأخرى غير المدرجة في HDA، والتي تشمل عناصر التكوين ولوحة الدوائر المطبوعة واللوحة الأمامية، قابلة للإزالة.

نظام وقوف السيارات والتحكم التلقائي

في حالة انقطاع التيار الكهربائي، يتم توفير نظام وقوف السيارات الاتصال، وتتمثل مهمتها في خفض الشريط مع الرؤوس على الأقراص نفسها. بغض النظر عن حقيقة أن محرك الأقراص يمكن أن يتحمل عشرات الآلاف من صعود ونزول رؤوس القراءة، كل هذا يجب أن يحدث في مناطق مخصصة خصيصًا لهذه الإجراءات.

أثناء الصعود والهبوط المستمر، يحدث تآكل لا مفر منه للطبقة المغناطيسية. إذا اهتز محرك الأقراص بعد التآكل، فمن المحتمل أن يحدث تلف للقرص أو الرؤوس. لمنع المشاكل المذكورة أعلاه، تم تجهيز محركات الأقراص الحديثة بآلية خاصة للتحميل / التفريغ، وهي عبارة عن لوحة يتم وضعها على السطح الخارجي لمحركات الأقراص الصلبة. يمنع هذا الإجراء الرأس من لمس السطح المغناطيسي حتى في حالة إيقاف تشغيل الطاقة. عند إيقاف تشغيل الجهد الكهربائي، يقوم محرك الأقراص تلقائيًا "بإيقاف" الرؤوس على سطح اللوحة المائلة.

قليلا عن مرشحات الهواء والهواء

تم تجهيز جميع محركات الأقراص الثابتة تقريبًا بمرشحين للهواء: مرشح بارومتري وفلتر إعادة التدوير. ما يميز المرشحات المذكورة أعلاه عن النماذج القابلة للاستبدال المستخدمة في محركات الجيل الأقدم هو أنها موضوعة داخل العلبة ولا يتوقع استبدالها حتى نهاية مدة خدمتها.

استخدمت الأقراص القديمة تقنية تحريك الهواء باستمرار داخل وخارج العلبة، باستخدام مرشح يجب تغييره بشكل دوري.

كان على مطوري محركات الأقراص الحديثة التخلي عن هذا المخطط، وبالتالي فإن مرشح إعادة التدوير، الموجود في علبة HDA المختومة، يستخدم فقط لتصفية الهواء داخل الصندوق من أصغر الجزيئات المحاصرة داخل العلبة. وبغض النظر عن جميع الاحتياطات المتخذة، فإن الجزيئات الصغيرة لا تزال تتشكل بعد عمليات الهبوط والإقلاع المتكررة للرؤوس. مع الأخذ في الاعتبار حقيقة أن مبيت محرك الأقراص محكم الإغلاق ويتم ضخ الهواء بداخله، فإنه يستمر في العمل حتى في بيئة شديدة التلوث.

موصلات الواجهة والاتصالات

العديد من محركات الأقراص الحديثة محركات الأقراص الصلبةمجهزة بالعديد من موصلات الواجهة المصممة للاتصال بمصدر الطاقة وبالنظام ككل. كقاعدة عامة، يحتوي محرك الأقراص على ثلاثة أنواع على الأقل من الموصلات:

موصلات الواجهة

موصل مصدر الطاقة

موصل ارضي .

تستحق موصلات الواجهة اهتمامًا خاصًا، نظرًا لأنها مصممة لمحرك الأقراص لتلقي/نقل الأوامر والبيانات. لا تستبعد العديد من المعايير إمكانية توصيل عدة محركات أقراص بحافلة واحدة.

كما ذكر أعلاه، يمكن تجهيز محركات الأقراص الصلبة بعدة موصلات للواجهة:

MFM وESDI- الموصلات المنقرضة المستخدمة في محركات الأقراص الصلبة الأولى؛

بيئة تطوير متكاملة/آتا- موصل لتوصيل محركات الأقراص، والذي كان لفترة طويلة الأكثر شيوعا بسببه تكلفة منخفضة. من الناحية الفنية، تشبه هذه الواجهة ناقل ISA 16 بت. وساهم التطوير اللاحق لمعايير IDE في زيادة سرعة تبادل البيانات، فضلاً عن ظهور إمكانية الوصول المباشر إلى الذاكرة باستخدام تقنية DMA؛

آتا التسلسلي- موصل حل محل IDE، وهو خط أحادي الاتجاه يستخدم فعليًا انتقال تسلسليبيانات. إن التواجد في وضع التوافق يشبه واجهة إيدومع ذلك، فإن وجود الوضع "الأصلي" يسمح لك باستخدامه مجموعة إضافيةفرص.

SCSI - واجهة عالمية، والذي تم استخدامه بشكل نشط على خوادم اتصالات الأقراص الصلبةوأنواع أخرى من الأجهزة. على الرغم من الأداء الفني الجيد، إلا أنه لم يصبح واسع الانتشار مثل IDE بسبب تكلفته العالية.

ساس- SCSI التناظرية التسلسلية.

USB- واجهة ضرورية لتوصيل محركات الأقراص الصلبة الخارجية. تبادل المعلومات في في هذه الحالةيحدث من خلال بروتوكول يو اس بيمخزن الذاكرة.

فاير واير- موصل مشابه لـ USB، مطلوب لتوصيل محرك أقراص ثابتة خارجي.

قناة ليفية- الواجهة المستخدمة من قبل الأنظمة درجة عاليةبسبب سرعة نقل البيانات العالية.

مؤشرات جودة القرص الصلب

سعة- كمية المعلومات التي يمكن لمحرك الأقراص الاحتفاظ بها. يمكن أن يصل هذا الرقم في محركات الأقراص الثابتة الحديثة إلى 4 تيرابايت (4000 جيجابايت)؛

أداء. هذه المعلمةله تأثير مباشر على زمن الاستجابة و متوسط ​​السرعةنقل المعلومات؛

مصداقية- مؤشر يحدده متوسط ​​الوقت بين حالات الفشل.

حدود القدرات البدنية

السعة القصوى المستخدمة قرص صلب، يعتمد على عدد من العوامل، بما في ذلك الواجهة وبرامج التشغيل ونظام التشغيل ونظام الملفات.

أول محرك أقراص ATA، تم إصداره في عام 1986، كانت سعته القصوى 137 جيجابايت.

مختلف نسخة BIOSكما ساهم في التخفيض السعة القصوىمحركات الأقراص الصلبة، وبالتالي فإن الأنظمة التي تم إنشاؤها قبل عام 1998 كانت سعتها تصل إلى 8.4 جيجابايت، والأنظمة التي تم إنشاؤها قبل عام 1994 كانت سعتها 528 ميجابايت.

حتى بعد حل مشاكل BIOS، بقي الحد الأقصى لسعة محركات الأقراص المزودة بواجهة اتصال ATA هو 137 جيجابايت. تم التغلب على هذا القيد من خلال معيار ATA-6، الذي صدر في عام 2001. هذا المعياراستخدم نظام عنونة موسعًا، والذي بدوره ساهم في زيادة سعة التخزين إلى 144 جيجابايت. حل مماثلجعل من الممكن جلب محركات الأقراص الخفيفة مع واجهات PATA وSATA، وحجم المعلومات التي يمكن تخزينها أعلى من الحد المحدد وهو 137 جيجابايت.

قيود نظام التشغيل على الحد الأقصى لحجم الصوت

لا تفرض جميع أنظمة التشغيل الحديثة تقريبًا أي قيود على مؤشر مثل سعة محركات الأقراص الثابتة، وهو ما لا يمكن قوله أكثر الإصدارات السابقةأنظمة التشغيل.

على سبيل المثال، لم يتعرف DOS على محركات الأقراص الثابتة التي تجاوزت سعتها 8.4 جيجابايت، حيث تم الوصول إلى محركات الأقراص في هذه الحالة من خلال عنونة LBA، بينما في DOS 6.x والإصدارات السابقة تم دعم عنونة CHS فقط.

القيد القدرة الصعبةيتوفر القرص أيضًا إذا قمت بتثبيت نظام التشغيل Windows 95. القيمة القصوىهذا الحد هو 32 جيجابايت. بجانب، الإصدارات المحدثةيدعم نظام التشغيل Windows 95 نظام الملفات FAT16 فقط، والذي بدوره يفرض حدًا يبلغ 2 جيجابايت على أحجام الأقسام. ويترتب على ذلك أنه في هذه الحالة استخدام الصعبقرص مساحته 30 جيجا بايت، يجب تقسيمه إلى 15 قسمًا.

تسمح قيود نظام التشغيل Windows 98 باستخدام محركات الأقراص الثابتة الأكبر حجمًا.

الخصائص والمعلمات

يحتوي كل محرك أقراص ثابتة على قائمة بالخصائص التقنية التي يتم وفقًا لها إنشاء التسلسل الهرمي للاستخدام.

أول شيء يجب عليك الانتباه إليه هو نوع الواجهة المستخدمة. في الآونة الأخيرة، بدأ كل جهاز كمبيوتر في الاستخدام ساتا.

النقطة الثانية التي لا تقل أهمية هي الحجم. مساحة فارغةعلى القرص الصلب الخاص بك. الحد الأدنى لقيمته اليوم هو 80 جيجابايت فقط، بينما الحد الأقصى هو 4 تيرابايت.

من الخصائص المهمة الأخرى عند شراء جهاز كمبيوتر محمول هو عامل شكل القرص الصلب.

الأكثر شعبية في هذه الحالة هي النماذج التي يبلغ حجمها 2.5 بوصة، بينما في أجهزة الكمبيوتر المكتبية يبلغ حجمها 3.5 بوصة.

يجب ألا تهمل سرعة دوران المغزل، فالقيم الدنيا هي 4200، والحد الأقصى هو 15000 دورة في الدقيقة. جميع الخصائص المذكورة أعلاه لها تأثير مباشر على سرعة القرص الصلب، والتي يتم التعبير عنها بالميجابايت/ثانية.

سرعة القرص الصلب

ليس من الأهمية بمكان مؤشرات سرعة القرص الصلب، والتي يتم تحديدها من خلال:

سرعة المغزل، تقاس بالثورات في الدقيقة. مهمتها ليست تحديد مباشرة السرعة الحقيقيةتبادل، فهو يسمح لك فقط بالتمييز بين جهاز أسرع وجهاز أبطأ.

وقت الوصول. تحسب هذه المعلمة الوقت الذي يستغرقه القرص الصلب من تلقي أمر إلى نقل المعلومات عبر الواجهة. غالبًا ما أستخدم القيم المتوسطة والحد الأقصى.

وقت تحديد موضع الرأس. تشير هذه القيمة إلى الوقت الذي تستغرقه الرؤوس للتحرك والإعداد من مسار إلى مسار آخر.

عرض النطاق أو أداء القرص أثناء النقل التسلسلي لكميات كبيرة من البيانات.

معدل نقل البيانات الداخليةأو سرعة نقل المعلومات من جهاز التحكم إلى الرؤوس.

معدل نقل البيانات الخارجيةأو سرعة نقل المعلومات عبر الواجهة الخارجية.

قليلا عن S.M.A.R.T.

ذكي.- فائدة مصممة ل الاختيار الذاتيحالة محركات الأقراص الصلبة الحديثة التي تدعم واجهات PATA وSATA، كما تعمل في حواسيب شخصيةمن غرفة العمليات نظام ويندوز(من NT إلى فيستا).

ذكي. يقوم بحساب وتحليل حالة محركات الأقراص الثابتة المتصلة على فترات زمنية متساوية، بغض النظر عما إذا كان نظام التشغيل قيد التشغيل أم لا. بعد إجراء التحليل، يتم عرض أيقونة نتيجة التشخيص في الزاوية اليمنى من شريط المهام. بناءً على النتائج التي تم الحصول عليها خلال جلسة S.M.A.R.T. التشخيص، قد يشير الرمز إلى:

للحصول على الحالة الممتازة لكل قرص صلب متصل بالكمبيوتر الذي يدعم تقنية S.M.A.R.T. تكنولوجيا؛

حقيقة أن واحدًا أو أكثر من مؤشرات الحالة لا يستوفي قيمة العتبة، في حين أن معلمات ما قبل الفشل / الاستشارة قيمة فارغة. ما سبق حالة صعبةومع ذلك، لا يعتبر القرص في حالة تعطل مسبق، إذا كان هذا القرص الصلب يحتوي على معلومات مهمة، يوصى بحفظه على وسيط آخر قدر الإمكان أو استبدال محرك الأقراص الثابتة.

حقيقة أن واحدًا أو أكثر من مؤشرات الحالة لا يستوفي قيمة الحد، في حين أن معلمات ما قبل الفشل / الاستشارة لها قيمة نشطة. وفقًا لمطوري محركات الأقراص الثابتة، فهذه حالة طوارئ، ولا يستحق تخزين المعلومات على هذا القرص الصلب.

عامل الموثوقية

يعد مؤشر مثل موثوقية تخزين البيانات أحد أهم المؤشرات خصائص الصعبالقرص. معدل فشل القرص الصلب هو مرة كل مائة عام، ومن هنا يمكننا أن نستنتج أن القرص الصلب يعتبر المصدر الأكثر موثوقية لتخزين البيانات. وفي الوقت نفسه، تتأثر موثوقية كل قرص بشكل مباشر بظروف التشغيل والجهاز نفسه. في بعض الأحيان، يقوم المصنعون بتزويد السوق بمنتج "خام" تماما، وبالتالي يهملون دعمولا يمكنك الاعتماد بشكل كامل على القرص الصلب.

التكلفة والسعر

كل يوم أصبحت تكلفة الأقراص الصلبة أقل فأقل. على سبيل المثال، اليوم سعر الصعب محرك آتاوسعر 500 جيجابايت هو في المتوسط ​​120 دولارًا، بالمقارنة مع عام 1983، كان القرص الصلب بسعة 10 ميجابايت يكلف 1800 دولار.

من البيان أعلاه، يمكننا أن نستنتج أن تكلفة محركات الأقراص الصلبة ستستمر في الانخفاض، وبالتالي سيتمكن الجميع في المستقبل من شراء أقراص رحبة إلى حد ما بأسعار معقولة.

القرص الصلب، القرص الصلب أو مجرد المسمار، القرص الصلب، الأقراص الصلبة (الصلب محرك الأقراص) - جهاز تخزين البيانات هذا له عدة أسماء؛ فهو المحرك الرئيسي لتخزين المعلومات بشكل عام أجهزة الكمبيوتر الحديثةوأجهزة الكمبيوتر المحمولة والخوادم. على هذا الجهاز يتم تسجيل جميع الصور ومقاطع الفيديو والموسيقى والأفلام الخاصة بك، ويتم تسجيل نظام تشغيل الكمبيوتر نفسه عليه. في الوقت الحاضر محركات أقراص SSD و محركات الهجين SSHD، سنتحدث عنها وعن إيجابياتها وسلبياتها في مقال منفصل.

ما هي أنواع الأقراص الموجودة؟

في المتجر اليوم، يمكنك العثور على محركات الأقراص الصلبة ذات المعلمات المختلفة، كيف تختلف؟ دعونا نحاول فهم الاختلافات الرئيسية وتسليط الضوء على العديد من خصائص محركات الأقراص.

عامل الشكل (الحجم)

تعرض المعلمة عرض القرص الصلب بالبوصة. العرض الرئيسي هو 3.5 بوصة و2.5 بوصة، ويستخدم في أجهزة الكمبيوتر وأجهزة الكمبيوتر المحمولة الحديثة، وكذلك في محركات الأقراص الخارجية المحمولة والثابتة وتخزين الشبكة.

للخط الثابت الكمبيوتر المنزلي مقاس معياري 3.5 بوصة، في الحالات الحديثة توجد فتحات لمحركات الأقراص مقاس 2.5 بوصة، وهي مخصصة بشكل أساسي للتثبيت محرك SSD، ليس من المنطقي تثبيت محركات أقراص مقاس 2.5 بوصة في جهاز كمبيوتر بدلاً من محرك أقراص مقاس 3.5 بوصة، فقط في الحالات المضغوطة جدًا، على سبيل المثال micro-ATX.

في أجهزة الكمبيوتر المحمولة، على العكس من ذلك، يعد توفير المساحة أمرًا مهمًا للغاية ويستخدمون عوامل شكل مقاس 2.5 بوصة. هناك أقراص مقاس اصغر- 1.8 بوصة، 1.3 بوصة، 0.8 بوصة، ولكن في الأجهزة الحديثةلن تراهم مرة أخرى.

السعة (لماذا تكون سعة القرص أقل مما هو مذكور؟)

معلمة تحدد بشكل مباشر مقدار المعلومات التي يمكننا تسجيلها وتخزينها على جهاز الكمبيوتر أو الكمبيوتر المحمول الخاص بنا. يشير المصنعون إلى السعة بمعدل 1 كيلو بايت = 1000 بايت، لكن أجهزة الكمبيوتر تحسب بشكل مختلف 1 كيلو بايت = 1024 بايت، ومن هنا يحدث الارتباك بين المستخدمين الذين يواجهون ذلك لأول مرة وكلما زاد الحجم، المزيد من الفرقتم الحصول عليها في حجم محدود. في الوقت الحاضر، يتم قياس سعة القرص بالتيرابايت، وهو أكثر من كافٍ لتخزين مجموعة ليس فقط من الصور، ولكن أيضًا الموسيقى والأفلام.

واجهه المستخدم

ستجد محركات الأقراص المزودة بموصل SATA في جميع الأجهزة الحديثة اليوم. والفرق الوحيد هو سرعة نقل البيانات.

موصل القرص الصلب SATA

ATA ويعرف أيضًا باسم PATA (IDE)

لم تعد الأقراص التي تحتوي على هذه الواجهة يتم إنتاجها أو تثبيتها في الأجهزة الحديثة، ولكن يمكنك العثور عليها في أجهزة الكمبيوتر القديمة. في البداية، كانت الواجهة تسمى ATA، ولكن بعد ظهور SATA الأكثر حداثة وعالية السرعة في عام 2003، تمت إعادة تسميتها PATA.

باتا (ATA) ويعرف أيضا باسم IDE

تم اختراع اسم IDE بواسطة WD ( ويسترن ديجيتال) في عام 1986 لأسباب تسويقية، عندما قامت بتطوير الإصدار الأول من معيار الاتصال هذا.

SCSI وSAS

أقراص مع واجهة ساسمستعمل في معدات الخادم. جاؤوا ليحلوا محل واجهة SCSI. للمستخدم العادييجب أن تعلم فقط أنها مخصصة لمهام مختلفة تمامًا ولا يتم استخدامها في أجهزة الكمبيوتر المنزلية.

SCSI

سرعة المغزل

عدد دورات المغزل (المحور الذي تدور عليه اللوحة أو عدة لوحات داخل القرص). هناك عدة معايير؛ تؤثر المعلمة على وقت الوصول إلى المعلومات.

هناك العديد من المعلمات الأخرى، مثل مستوى الضوضاء، والوقت بين حالات الفشل، وما إلى ذلك. الخامس محركات الأقراص الحديثةتتوافق هذه المعلمات مع المعايير القياسية ولا تختلف بشكل كبير؛ وسوف ننتبه إليها عندما نقارن ونختار محركات الأقراص الثابتة.

محركات الأقراص الخارجية (المحمولة أو الثابتة)

هذه محركات أقراص مألوفة بالفعل، ومحاطة بصندوق خارجي من البلاستيك أو المعدن يتم فيه تثبيت لوحة التحكم أو حتى جهاز كمبيوتر صغير بالكامل على اللوحة. إخراج هذه الأقراص هو مخرجات مختلفة، الموصلات الرئيسية هي mini-USB، وmicro-USB، وmicro-USB 3.0، والبرامج النارية وغيرها، ويتم تشغيل الطرز المحمولة بواسطة موصل USB. تحتوي الأجهزة الثابتة على كابل طاقة منفصل. موديلات حديثةيمكن أن تعمل محركات الأقراص الخارجية شبكة لاسلكيةواي فاي. الآن للبيع يمكنك أن تجد تخزين الشبكةمع عدة أقراص في حاوية واحدة يمكن توصيلها بمصفوفات RAID. سنتحدث بشكل منفصل عن كل هذه الأجهزة في المقالات المستقبلية.

أحد المكونات الرئيسية لأي جهاز كمبيوتر هو مغناطيسي صعبقرص يستخدم كجهاز تخزين للمعلومات الدائمة.

يحتوي هذا الجهاز على عدة أسماء "غير رسمية": القرص الصلب، أو القرص الصلب، أو "المسمار".

لماذا يسمى القرص الصلب بالقرص الصلب؟

بدأ تسمية محركات الأقراص الصلبة للكمبيوتر باسم Winchesters في الولايات المتحدة في السبعينيات من القرن العشرين. ثم أصدرت شركة IBM أول نظير لمحركات الأقراص الصلبة الحديثة: جهاز يتكون من خزانتين بداخلهما الأقراص المغناطيسيةبسعة 30 ميجا بايت لكل منهما.

تم تمييزها بالنقش "30x30" - وكان نفس النقش بالضبط موجودًا على البندقية شركة معروفة"وينشستر". في البداية، كان يُطلق على محركات الأقراص الثابتة اسم "محركات الأقراص الصلبة" على سبيل المزاح، ولكن سرعان ما التصق الاسم بها بشدة وأصبح رسميًا تقريبًا.

كيف يعمل القرص الصلب للكمبيوتر؟

مبدأ الجهاز الكمبيوتر الثابتيبقى القرص دون تغيير لعدة عقود. بالتأكيد، تفاصيل تقنيةخضعت لتغييرات كبيرة، لكن السمات الرئيسية للتصميم ظلت كما كانت قبل أربعين عامًا.

يتكون القرص الصلب من عدة أقراص رقيقة من الزجاج أو الألومنيوم، يتم وضع طبقة رقيقة من ثاني أكسيد الكروم على سطحها. يتم تثبيت الأقراص بشكل متوازي تمامًا مع بعضها البعض على المغزل ومغطاة بغلاف من الألومنيوم. بالإضافة إلى ذلك، هناك كتلة من الرؤوس المغناطيسية داخل العلبة.

يقوم المحرك الكهربائي بتحريك الأقراص، وتبدأ في الدوران سرعة ثابتة. تعمل تدفقات الهواء الناتجة على إبقاء الرؤوس على مسافة معينة من سطح الأقراص، حتى لا تكون هناك خدوش أو سحجات عليها.

تُستخدم الطبقة العليا من القرص الصلب لكتابة المعلومات وقراءتها. يتم تنفيذ هذا العمل بواسطة رؤوس مغناطيسية تتحرك فوق سطح الأقراص، لإيجاد المواضع المطلوبة باستخدام علامات خاصة على القرص.

بالطبع، انخفضت أقطار محركات الأقراص الصلبة الحديثة بشكل ملحوظ مقارنة بالنماذج الأولى، وزادت سعة المعلومات، على العكس من ذلك، مئات الآلاف من المرات. ومع ذلك، كان لمحركات الأقراص الصلبة الأولى نفس التصميم الأساسي تقريبًا.

كتابة المعلومات على القرص الصلب

تعتمد عملية كتابة وقراءة المعلومات على رمز ثنائي: وجود أو عدم وجود إشارة. يتم تحويل كتلة المعلومات المشفرة بهذه الطريقة إلى اهتزازات التيار الكهربائي، يتم توفيره لكتلة الرؤوس المغناطيسية للقرص الصلب.


يعثر الرؤساء على القسم المطلوب من القرص ويحولون التقلبات الحالية إلى تذبذبات حقل مغناطيسي. في هذه الحالة، يتم إنشاء مناطق مجهرية على سطح القرص: بعضها ممغنط والبعض الآخر غير ممغنط. الرمز الثنائيوبالتالي يتم نقل التسجيلات إلى القرص الصلب.

تبدو عملية قراءة المعلومات نفس الطريقة: تمر وحدة الرأس المغناطيسية المنطقة المطلوبةالقرص، وبسبب وجود تذبذبات في المجال المغناطيسي المتولدة عن سطح القرص، فإن الجهد الكهربائي في الرؤوس إما يزيد أو ينقص.

تنتقل معلومات القراءة إلى مكان معالجتها وعرضها على الشاشة. تعرض لنا الشاشة نصًا أو صورة مخزنة على القرص الصلب.

تهيئة القرص الصلب الخاص بك

عملية التنسيق الصعبيذكرنا القرص بمحو المعلومات من لوحة المدرسة. رؤوس مغناطيسيةقم بتدمير كل ما تم كتابته مسبقًا على القرص تمامًا وتقسيم سطحه إلى قطاعات للتسجيلات الجديدة. يتم أيضًا تنسيق الأقراص الجديدة تمامًا: وهذا ضروري لتبسيط عملية الكتابة والقراءة.

عرض المعلومات على القرص الصلب

لا تتم كتابة المعلومات على القرص الصلب بشكل عشوائي، بل على شكل دوائر (مسارات) تقع الواحدة داخل الأخرى. يتكون القرص الصلب من عدة أقراص، وكل رأس مسؤول عن جانب واحد من القرص الواحد، ولكنها تتحرك جميعها في وقت واحد وبنفس العمق.

لذلك، يتم تسجيل المعلومات على عدة أقراص في وقت واحد، وتشكل مساراتها سطحًا أسطوانيًا. يتم تقسيم الأقراص إلى قطاعات، حيث يحتوي مسار القطاع الواحد على 512 بايت.

يختلف العرض المنطقي للمعلومات عن تخطيطها المادي. أثناء التنسيق، يتم تقسيم القرص الصلب إلى ما يسمى بمحركات الأقراص المنطقية، ويتم الإشارة إلى كل منها بحرف لاتيني. حجم كل منها محرك أقراص منطقيتعيين تعسفي، بناء على طلب صاحب الكمبيوتر.


وقد تم اختيار هذا العرض للمعلومات لراحة المستخدمين. لتحويل الإحداثيات المنطقية إلى إحداثيات فعلية، يوجد مترجم خاص في علبة القرص الصلب.

الأقراص الصلبة, الأقراص الصلبةأو وينشستر– جهاز تخزين للتخزين الدائم للمعلومات يعتمد على مبدأ التسجيل المغناطيسي. الأقراص الصلبةتمثل القرص الصلبيقودومن هنا الاسم - صلب: يوجد داخل جسم الجهاز أقراص مصنوعة من المعدن أو الزجاج يتم تطبيق طلاء مغناطيسي عليها. على هذه الطبقة يتم كتابة البيانات.

في السوق اليوم الأقراص الصلبةشكل 3.5 يتم تقديم البوصات على نطاق واسع جدًا، وهناك تنوع ليس فقط في حجم محركات الأقراص الثابتة، ولكن أيضًا في سرعة عملها، الهيكل الداخلي، يكتب. من المفيد فهم هذه المعلمات لفهم القرص الصلب الأفضل للشراء.

جهاز وأنواع محركات الأقراص الصلبة

كما ذكرنا سابقًا، تم تصميم القرص الصلب للتخزين الدائم للمعلومات، والفرق بين ذاكرته وذاكرة الوصول العشوائي (RAM) هو أنه غير متطاير - أي يتم تخزينه على الوسائط عند إيقاف تشغيل الطاقة. القرص الصلب هو جهاز كهروميكانيكيأي أنها تحتوي على أجزاء متحركة، وتتكون من عدة أجزاء رئيسية.

هذا دارة متكاملة، الذي يتحكم في عمليات الكتابة/القراءة وتشغيل القرص. يتم تثبيته على الجزء العلوي من جسم محرك الأقراص الرئيسي. قلب القرص الصلب مخفي في العلبة نفسها، ويتكون من مغزل (محرك كهربائي) يقوم بتدوير القرص؛ رأس القراءة (الذراع الهزاز)، وهو متحرك ويقرأ المعلومات مباشرة من سطح الوسائط، و الأقراص المغناطيسيةالذاكرة (قد يكون هناك كميات مختلفة، فهي تقع واحدة فوق الأخرى في طبقات).

هناك ثلاثة أنواع من محركات الأقراص الثابتة الشائعة حاليًا في السوق:

قد تختلف نماذج الأقراص الصلبة باهظة الثمن عن النماذج الرخيصة بنفس الحجم بدقة في سرعة نقل البيانات، وستكون أعلى بشكل ملحوظ بسبب العديد من العوامل: قد يتم تحسين ذاكرة التخزين المؤقت بشكل أفضل، ويتم تنظيم الوحدة الكهروميكانيكية بشكل مختلف، وعدد مختلف من؛ الأقراص المغناطيسية لكل حجم متساو. كما أن الأقراص باهظة الثمن غالبًا ما تكون أكثر موثوقية ومقاومة للتأثيرات الخارجية.

سرعة نقل البيانات هي النتيجة المجمعة لجميع المعلمات والتقنيات الأخرى المستخدمة في القرص، لذلك، إذا كان اختيارك يعتمد بشكل أساسي على سرعة القرص، فمن الملائم التنقل وفقًا لها. كلما كان محرك الأقراص أسرع، كلما أصبح أكثر تكلفة.

ما الحجم الذي يجب أن أختاره؟

· 250 - 500 جيجابايت– الأمر يستحق اختيار الكيفية خيار الميزانيةأو إلى جهاز كمبيوتر مكتبي عند عدم الحاجة إليه صوت عاليلتخزين ملفات الوسائط. ومع ذلك، هناك مساحة كافية لتثبيت البرامج والأنظمة. أيضًا حجم صغير، متى نموذج عالي السرعة، يمكن استخدامه حصريًا لتثبيت نظام التشغيل، ويمكن تخزين البيانات على قرص أبطأ وأكبر حجمًا.
· 1 تيرابايت - 4 تيرابايت– هذا الحجم مناسب لجهاز كمبيوتر منزلي، وهو ما يكفي لتخزين مجموعة كبيرة من الأفلام بدقة HD. أصبح الآن ما لا يقل عن 1 تيرابايت قياسيًا للمستخدم العادي.
· 5 - 10 تيرابايت – الحد الأقصى للحجمللأقراص المغناطيسية الصلبة اليوم. سيكلفك ذلك كثيرًا، وهو ضروري على الأرجح عند العمل بكميات كبيرة من الملفات، على سبيل المثال، متى التثبيت المهني. كخيار - إنشاء RAIDمجموعة من نفس الحجم من الأقراص سعة 1-2 تيرابايت، مما سيؤدي إلى زيادة السرعة.

ما الذي يجب أن تنتبه إليه أيضًا؟

· الأمثل لمجموعة RAID. سوف تحتاج إليها إذا كنت تريد إنشاء مجموعة من عدة أقراص. النقطة المهمة هي أنه بدلاً من عدة أقراص منفصلةيبدأ النظام في رؤية وحدة واحدة، وهي أنواع مختلفةمجموعة تزيد من السرعة أو الموثوقية. بالتأكيد يستحق الاختيار ما إذا كنت بحاجة إلى أقصى قدر من الموثوقية أو السرعة القصوى في المصفوفة.

تحياتي لجميع قراء المدونة. يهتم الكثير من الأشخاص بمسألة كيفية عمل القرص الصلب للكمبيوتر. ولذلك قررت أن أخصص مقال اليوم لهذا الأمر.

هناك حاجة إلى محرك الأقراص الثابتة للكمبيوتر (HDD أو القرص الصلب) لتخزين المعلومات بعد إيقاف تشغيل الكمبيوتر، على عكس ذاكرة الوصول العشوائي () - التي تخزن المعلومات حتى يتم قطع مصدر الطاقة (حتى يتم إيقاف تشغيل الكمبيوتر).

يمكن أن يُطلق على القرص الصلب بحق عمل فني حقيقي، فقط عمل هندسي. نعم نعم بالضبط. كل شيء في الداخل معقد للغاية. على هذه اللحظةفي جميع أنحاء العالم، القرص الصلب هو الأكثر جهاز شعبيلتخزين المعلومات، فهو على قدم المساواة مع أجهزة مثل: ذاكرة فلاش (محركات أقراص فلاش)، SSD. لقد سمع العديد من الأشخاص عن مدى تعقيد القرص الصلب وشعروا بالحيرة بشأن كيفية ملاءمته للكثير من المعلومات، وبالتالي يرغبون في معرفة كيفية تركيب القرص الصلب للكمبيوتر أو مما يتكون. اليوم ستكون هناك مثل هذه الفرصة).

يتكون القرص الصلب من خمسة أجزاء رئيسية. وأولهم هو دارة متكاملةالذي يقوم بمزامنة القرص مع الكمبيوتر وإدارة جميع العمليات.

الجزء الثاني هو المحرك الكهربائي(المغزل)، يتسبب في دوران القرص بسرعة تقارب 7200 دورة في الدقيقة، وتحافظ الدائرة المتكاملة على ثبات سرعة الدوران.

والآن الثالث، على الأرجح أكثر جزء مهم- الروكوالتي يمكنها كتابة وقراءة المعلومات. عادةً ما يتم تقسيم نهاية الذراع المتأرجح للسماح بتشغيل أقراص متعددة في وقت واحد. ومع ذلك، فإن الرأس المتأرجح لا يتصل أبدًا بالأقراص. هناك فجوة بين سطح القرص والرأس، حجم هذه الفجوة أصغر من سمك شعرة الإنسان بحوالي خمسة آلاف مرة!

لكن دعونا نرى ما سيحدث إذا اختفت الفجوة ولامس الرأس المتأرجح سطح القرص الدوار. ما زلنا نتذكر من المدرسة أن F=m*a (قانون نيوتن الثاني، في رأيي)، والذي يترتب عليه أن الجسم ذو الكتلة الصغيرة والتسارع الكبير يصبح ثقيلًا بشكل لا يصدق. بالنظر إلى سرعة الدوران الهائلة للقرص نفسه، يصبح وزن الرأس المتأرجح ملحوظًا جدًا. وبطبيعة الحال، تلف القرص أمر لا مفر منه في هذه الحالة. وبالمناسبة، هذا ما حدث للقرص الذي اختفت فيه هذه الفجوة لسبب ما:

دور قوة الاحتكاك مهم أيضًا، أي. بالكاد الغياب التام، عندما يبدأ الروك في قراءة المعلومات، بينما يتحرك حتى 60 مرة في الثانية. لكن مهلا، أين المحرك الذي يحرك الذراع المتأرجحة، وبهذه السرعة؟ في الحقيقة هو غير مرئي، لأنه نظام كهرومغناطيسي يعمل على تفاعل قوتين من قوى الطبيعة: الكهرباء والمغناطيسية. يتيح لك هذا التفاعل تسريع الروك إلى سرعة الضوء، بالمعنى الحرفي.

الجزء الرابع- القرص الصلب نفسه هو المكان الذي تتم فيه كتابة المعلومات وقراءتها، بالمناسبة، يمكن أن يكون هناك العديد منها.

حسنًا، الجزء الخامس والأخير من تصميم القرص الصلب هو، بالطبع، الحالة التي يتم فيها تثبيت جميع المكونات الأخرى. المواد المستخدمة هي كما يلي: الجسم بالكامل تقريباً مصنوع من البلاستيك، لكن الغطاء العلوي دائماً يكون من المعدن. غالبًا ما يُطلق على السكن المُجمَّع اسم "المنطقة المحكمية". هناك رأي مفاده أنه لا يوجد هواء داخل منطقة الاحتواء، أو بالأحرى أن هناك فراغاً. ويستند هذا الرأي على حقيقة أنه مع هذا سرعات عاليةدوران القرص، حتى ذرة الغبار التي تدخل إلى الداخل يمكن أن تفعل الكثير من الأشياء السيئة. وهذا صحيح تقريبًا، باستثناء أنه لا يوجد فراغ هناك - ولكن يوجد هواء منقى ومجفف أو غاز محايد - النيتروجين، على سبيل المثال. على الرغم من أنه ربما في الإصدارات السابقة من محركات الأقراص الصلبة، بدلا من تنقية الهواء، تم ضخه ببساطة.

كنا نتحدث عن المكونات، أي. مما يتكون القرص الصلب؟. الآن دعونا نتحدث عن تخزين البيانات.

كيف وبأي شكل يتم تخزين البيانات على القرص الصلب لجهاز الكمبيوتر؟

يتم تخزين البيانات في مسارات ضيقة على سطح القرص. أثناء الإنتاج، يتم تطبيق أكثر من 200 ألف من هذه المسارات على القرص. وينقسم كل مسار إلى قطاعات.

تتيح لك خرائط المسارات والقطاعات تحديد مكان كتابة المعلومات أو قراءتها. مرة أخرى، توجد جميع المعلومات حول القطاعات والمسارات في ذاكرة الدائرة المتكاملة، والتي، على عكس المكونات الأخرى للقرص الصلب، لا توجد داخل العلبة، ولكن بالخارج وعادةً ما تكون في الأسفل.

سطح القرص نفسه أملس ولامع، ولكن هذا فقط للوهلة الأولى. عند الفحص الدقيق، يتبين أن بنية السطح أكثر تعقيدًا. والحقيقة هي أن القرص مصنوع من سبيكة معدنية مغلفة بطبقة مغناطيسية. هذه الطبقة تقوم بكل العمل. الطبقة المغناطيسية تتذكر كل المعلومات، كيف؟ بسيط جدا. يقوم الرأس المتأرجح بمغنطة منطقة مجهرية على الفيلم (الطبقة المغناطيسية الحديدية)، مما يؤدي إلى تأسيسها لحظة جاذبةمثل هذه الخلية في إحدى الحالات: o أو 1. يُطلق على كل صفر وواحد من هذه الحالات اسم البتات. وبالتالي، فإن أي معلومات مسجلة على القرص الصلب تمثل في الواقع تسلسلًا معينًا و كمية معينة منالأصفار والآحاد. على سبيل المثال، التصوير الفوتوغرافي جودة جيدةتشغل حوالي 29 مليون خلية من هذا النوع، وتنتشر في 12 قطاعًا مختلفًا. نعم، يبدو الأمر مثيرًا للإعجاب، لكنه في الواقع كذلك كمية كبيرةتشغل البتات مساحة صغيرة جدًا على سطح القرص. كل سنتيمتر مربع سطح صلبيتضمن القرص عدة عشرات من مليارات البتات.

كيف يعمل القرص الصلب

لقد نظرنا للتو جهاز صعبالقرص، كل مكون من مكوناته على حدة. أقترح الآن ربط كل شيء بنظام معين، والذي بفضله سيكون مبدأ تشغيل القرص الصلب واضحًا.

لذا، المبدأ الذي يعمل عليه القرص الصلبالتالي: عندما يتم تشغيل القرص الصلب، فهذا يعني أنه إما تتم الكتابة عليه، أو تتم قراءة المعلومات منه، أو منه، يبدأ المحرك الكهربائي (المغزل) في اكتساب الزخم، وبما أن محركات الأقراص الثابتة يتم ربطها بالمغزل نفسه، وبالتالي فإنها تبدأ أيضًا في الدوران. وحتى تصل دورات القرص (الأقراص) إلى هذا المستوى الذي بين الرأس المتأرجح والقرص أ كيس الهواء، يقع الكرسي الهزاز في "منطقة وقوف السيارات" الخاصة لتجنب التلف. هذا هو ما يبدو عليه الأمر.

بمجرد وصول دورة في الدقيقة المستوى المطلوب، يقوم محرك سيرفو (محرك كهرومغناطيسي) بتشغيل الذراع المتأرجح، والذي تم وضعه بالفعل في المكان الذي يجب كتابة المعلومات أو قراءتها منه. يتم تسهيل ذلك بدقة من خلال دائرة متكاملة تتحكم في جميع حركات الكرسي الهزاز.

هناك رأي شائع، وهو نوع من الأسطورة، أنه في الأوقات التي يكون فيها القرص "خاملا"، أي. ولا يتم إجراء أي عمليات قراءة/كتابة مؤقتًا باستخدامه، وتتوقف محركات الأقراص الثابتة بداخله عن الدوران. هذه أسطورة حقًا، لأنه في الواقع، تدور محركات الأقراص الثابتة الموجودة داخل العلبة باستمرار، حتى عندما يكون القرص الصلب بداخلها وضع توفير الطاقةولا شيء مكتوب عليه.

حسنًا، لقد نظرنا إلى جهاز القرص الصلب للكمبيوتر بالتفصيل. بالطبع، في إطار مقال واحد، من المستحيل التحدث عن كل ما يتعلق بمحركات الأقراص الصلبة. على سبيل المثال، لم يقل هذا المقال عن - هذا موضوع كبيرقررت أن أكتب مقالة منفصلة عن هذا.

وجد فيديو مثير للاهتمامحول كيفية عمل القرص الصلب في أوضاع مختلفة

شكرًا لكم جميعًا على اهتمامكم، إذا لم تكن قد اشتركت بعد في التحديثات على هذا الموقع - أوصي بشدة بالقيام بذلك حتى لا يفوتك الاهتمام والمتعة مواد مفيدة. نراكم على صفحات المدونة!