كيف يعمل القرص الصلب؟

أُنتج أول قرص صلب بواسطة شركة IBM  سنة 1957، وكان بسعة تخزين  3.75 ميغابايت، ما يكفي لتخزين ملف صوتي بطول أقل من 4 دقائق، وبكتلة 910 كيلوغرام، ما يساوي تقريبًا ضعف كتلة ثلاجة متوسطة الحجم، وكان ذلك نقلة نوعية لوسائط التخزين والصناعات التقنية. وقد تطور إلى اليوم ليبلغ وزنه 62 غرام، وبسعة تخزينية تصل إلى 16 تيرابايت [1][2]. ربما جميعنا سبق لنا التعامل مع الأقراص الصلبة؛ لكن هل تساءلت يومًا عن الطريقة التي تستخدمها لتخزين بياناتك؟ يحاول المقال تغطية النقاط الأساسية لتوضيح كيفية عمل القرص الصلب.

-كيف تخزن الحواسيب المعلومات؟

تقوم الحواسيب بمعالجة وتخزين المعلومات في صورة رقمية، فبدل فهم الكلمات والأرقام-كما يفعل البشر-فإنها تقوم بتحويلها إلى سلاسل مكونة من الصفر والواحد يطلق عليها الصيغة الثنائية أو الكود الثنائي. فمثلًا يخزن الحرف  (A)داخل الحاسوب في صورة: “01000001”، وهذا ينطبق على جميع الرموز التي تحتويها لوحة مفاتيح حاسوبك، فجميع الحروف على اختلاف حالاتها، والأرقام، وعلامات الترقيم، جميعها يمكن أن تُمثّل بتركيبات مختلفة تتكون فقط من ثمانية أعداد ثنائية. ولكي يكون باستطاعة جميع الحواسيب التعامل مع هذه البينات استُخدمت صيغة موحدة لتمثيلها،  تُدعى هذه الصيغة <<أسكي- <<ASCIIوهي اختصار للكود الأمريكي القياسي لتبادل المعلومات (American Standard Code for Information Interchange) [3].

 نفس العملية يتم إجرائها على أشكال البيانات الأخرى؛ فالصور، وملفات الفيديو، والصوت، تحول إلى صيغ رقمية ليتم التعامل معها [4].

-كيف يعمل القرص الصلب؟

يحتوي القرص الصلب على صفيحة دائرية من مادة قابلة للمغنطة تسمى <<الصفيحة-Platter>> مقسمة إلى بلايين من المساحات الصغيرة، كل واحدة من تلك المساحات يمكن أن  تُمغنط ((magnetize  بشكل مستقل (وذلك لتخزين العدد الثنائي 1) أو تُزال مغنطتها ( (demagnetize (لتخزين العدد الثنائي 0).  استخدمت المغنطة كطريقة تخزين في ذاكرة الكومبيوتر وذلك لعدم احتياجها لوجود التيار الكهربائي لكي تظل محتفظة بحالتها، فالمساحة المغنطة تظل كذلك حتى تُزال مغنطتها، وبذلك فبيناتك المخزة بالقرص الصلب بحاسوبك تظل هناك حتى بعد فصل القدرة الكهربائية عنه.

-ما هي مكونات القرص الصلب؟

المكونات الرئيسية للقرص الصلب هي: صفيحة واحدة أو أكثر، حيث تخزن المعلومات مغناطيسيًّا، ودراع آلية تقوم بتحريك مغناطيس صغير يدعى <<رأس الكتابة والقراءة- <<read-write head جيئة وذهابًا فوق الصفيحة، وذلك لتسجيل أو تخزين المعلومات، إضافةُ إلى دائرة إلكترونية تتحكم بكل شيء، وتربط القرص الصلب بباقي أجزاء الكومبيوتر.

أكثر أجزاء القرص الصلب أهمية هي الصفيحة، وتصنع من مادة صلبة كالزجاج، أو السيراميك، أو الألومنيوم، ويتم تغطيتها بطبقة رقيقة من المعدن الذي يمكن مغنطته أو إزالة مغنطته. يحتوي القرص الصلب الصغير في العادة على صفيحة واحدة، تغطيها طبقة مغناطيسية من كلا الوجهين، وتحوي الأقراص الأكبر على مجموعة من الصفائح المثبتة على محور مركزي، مع فراغات صغيرة بينها. تتحرك الصفائح بسرعة تصل إلى 10,000 دورة في الدقيقة (rpm) للسماح لرأس الكتابة والقراءة بالوصول إلى أي جزء منه، ويوجد اثنان من رؤوس الكتابة والقراءة لكل صفيحة، أحدها للقراءة من السطح العلوي، وآخر من السطح السفلي [4].

-الأقراص الصلبة ( (HDDوأقراص الحالة الثابتة (SSD):

رغم المميزات والكفاءة التي توفرها الأقراص الصلبة، فإنه يؤخذ عليها عدد من العيوب، منها زمن التأخير  الذي يحتاجه رأس الكتابة والقراءة لكي يكون في الموضع الصحيح من القرص لقراءة المعلومات منه، إضافة للحرارة الناتجة عن حركة الرأس، وتأثر الصفيحة بالمغنطة، والتي يمكن أن تؤثر  على البيانات المخزنة، كذلك وزن القرص، وكمية القدرة الكهربائية التي يستهلكها-واللذان يشكلان مشكلة خصوصًا في الأجهزة المحمولة-ولحل هذه المشاكل، يمكن أن تستخدم <<أقراص الحالة الثابتة <<Solid-State Drivers- والتي تتشابه مع الأقراص الصلبة في كونها غير معرضة لفقد محتواها من البيانات في حالة انقطاع القدرة الكهربائية عنها، ولكنها تستخدم <<ذاكرة الفلاش- <<Flash Memory لتخزين البيانات [5] عوضًا عن الصفيحة في القرص الصلب، والتي يمكن القراءة منها دون الحاجة لأجزاء متحركة، مما يعطي لقرص الحالة الثابتة سرعة قراءة أكبر، ووزنًا أخف، ولكنه يعتبر مكلفًا مقارنة بالقرص الصلب [6].

-المصادر:

[1] Wikipedia

 [2] Brynmawr College

[3] Explain That Stuff

[4] Explain That Stuff

[5] TTR Data Recovery

[6] Computer Hope