بحث في العلام الآلي عن استعمال الأقراص

القرص
المضغوط(بالإنجليزية: Compact disc أو ق م - CD‏) هو قرص بصري يستخدم
لتخزين البيانات، وتمت صناعته في الأصل لتخزين الصوت بإشارات رقمية. تطلى
الجهة التي تخزن عليها المعلومات بطبقة رقيقة من الألمنيوم النقي وتستخدم
أشعة الليزر في تسجيل البيانات كفجوات محفورة على مسارات حلزونية ضيقة جدا
غير منظورة على سطحه، يبلغ عرض المسار 6و1 ميكرومتر
في عام 1984 قامت شركتا فيلبس وهيتاشي بعرض خاص لجهاز تشغيل القرص الصوتي
اقرأ ما في الذاكرة فقط CD-ROM وذلك بعد النجاح الذي صادفه القرص الصوتي CD
ودخل الأسواق التجارية في النصف الأول من عام 1985 مع كافة المعايير
والمواصفات الخاصة بالجهاز والقرص في مطبوع أطلقت عليه الشركتان المنتجتان
اسم الكتاب الأصفر وهما فيلبس وسوني صاحبتا الامتياز لهذا القرص وأغلب
الأقراص الرقمية وفي عام 1987 ظهر القرص المضغوط الذي أضيفت له المعلومات
الصورية الثابتة والمتحركة ليكون شاملا لكافة أوعية المعلومات الصوتية
والنصية والصورية الثابتة والمتحركة من قبل شركتي فيلبس وسوني وعرف بالقرص
المتفاعل Compact Disc Interactive حيث أصبح بالإمكان الإطلاع والاستفادة
من كافة المعلومات بأوعيتها المختلفة من خلال وعاء واحد وبأسلوب عرض تفاعلي
لجميع المعلومات وسرعان ما تطورت هذه الأقراص وظهرت أنواع منها الأقراص
Photo-CD الذي ظهر عن شركتي فيلبس وكوداك عام 1990 وله قابلية على اختزان
الصور الفوتوغرافية.
المواصفات


توضيح طبقات القرص.
A. طبقة من البوليكربون تحوي الشفرة المضغوطة.
B .طبقة عاكسة تعكس شعاع الليزر.
C. طبقة طلاء مساعدة.
D. تجميل طباعي من المنتج.
E. شعاع ليزر يقرأ القرص وينعكس إلى ديود ضوئي يحول النبضات الصوئية إلى إشارات كهربائية.


نظام العدسات لجهاز القراءة.
يتكون القرص ذو سمك 2و1 مليمتر عدة طبقات معظمه من البوليكربونات ويزن من
15 إلى 20 جرام. [1] وهو يتكون من المركز إلى الخارج : ثقب مركزي يوصل
بلولب التدوير. يتبعها حلقة انتقالية أولي (حلقة التثبيت) ، وحلقة رص ،
وحلقة انتقالية ثانية (حيز المرآة)، وحيز تخزين المعلومات والحرف الخارجي.
وترسب طبقة رقيقية جدا من الألمونيوم أو نادرا من الذهب على السطح عاكسة.
وتُحفظ طبقة الالمونيوم بطبقة من من البلاستيك يطبع عليها ماركة ونوع السي
دي .
وتخزن المعلومات على القرص في هيئة فجوات دقيقة جدا pits على أثر حلزوني
محفورة في قرص البوليكربونات. وتسمى المسحات بين الفجوات لاندز lands.
ويبلغ عمق كل فجوة 100 نانومتر وعرضها 500 نانومتر ويختلف طولها بين 850
نانومتر إلى 6و3 ميكرومتر.
الأنواع
والقرص المضغوط العادي يستطيع تسجيل الصوت بهيئة تتوافق مع المواصفات
القياسية للكتاب الأحمر. يتكون القرص المضغوط من مجموعة من مقاطع الصوت
الثنائية التي تم تسجيلها باستخدام ترميز بي سي إم 16-بت بمتوسط عينات
(Sample Rate) يعادل 44.1 كيلو هرتز. وللقرص المضغوط قطر يبلغ 120 ملم،
والحديث منها قطر 80 ملم. يستطيع القرص ذو القطر 120 ملم أن يخزن 74 دقيقة
من الصوت. ويوجد الآن منتجات بإمكانها تخزين 80 أو حتى 90 دقيقة. أما القرص
ذو القطر 80 ملم فيستطيع تخزين 20 دقيقة من الصوت.
ثم استخدمت تقنية الأقراص المضغوطة لاستخدامها في تخزين البيانات والتي
أصبحت تعرف باسم "الأقراص المضغوطة - قراءة الذاكرة فقط" أو CD-ROM. في عام
2004بيع من الأنواع الثلاثة للأقراص المضغوطة (CD-Audio لتسجيل الصوتيات
الرقمية و CD-ROM لتسجيل البيانات و CD-R للتسجيل مرة واحدة) حوالي 30
مليار قرص.
السعة التخزينية
رمز التجزئة للمادة : قرص مدمج سعة التخزين والسرعة. تقاس السعة التخزينية
للقرص المضغوط بوحدة الميجا بايت وتتراوح بين 184ميجا بايت حتى 900 ميجا
بايت ومن المنتظر انتهاء العمل بهذا النوع من الأقراص بعد انتشار ورخص
اقراص دي في دي والتي تصل سعتها إلى 8 جيجا بايت.
كل قرص مدمج يحتوي فقط من معلومات لغير التعديل : يمكن قراءة القرص الضوئي
باستعمال قارئ القرص الضوئي، ولكن لا يمكن أن يكتب أو يسجل الا باستخدام
آلة الجرافير.
ومن الأقراص الضوئية من البلاستيك، على بعد حوالي 12 سم قطرا و 1.2 مم
سمكا. وهذا يجعله حامل للمعلومات جد خفيف، يمكن أن تحتوي على 650 أو 700
ميقا أوكتي من البيانات، أي 74 أو 80 دقيقة من التسجيل الصوتي للبيانات في
شكل الأصلي للأقراص المدمجة (16 بت، ستيريو، غير مضغوط، 100 44 هرتز.
القرص الصلب (إنجليزية Hard Disk) وهو وحدة التخزين الرئيسية في الحاسوب،
وهو يتكون من أقراص ممغنطة تدور ويقوم لاقط كهرومغناطيسي بالقراءة والكتابة
من وإلى السطح الممغنط. من أهم الخصائص التي تميز كل قرص صلب عن آخر، سعة
التخزين وسرعة الدوران.
هناك ثلاثة أنواع رئيسية من الأقراص الصلبة وهي:
 أقراص SCSI الصلبة
 أقراص IDE الصلبة
 أقراص SATA الصلبة




القرص الصلب (Hard Disk)
هو الجزء الأساسي من بنية الحاسوب والمسؤول عن التخزين الطويل الأمد
للبيانات حتى في حالة انقطاع التيار الكهربائي عن الجهاز فهو يقوم بقراءة
وتسجيل البيانات بطريقه إلكترونية حيث بإمكانه تخزين كمية كبيرة من
البيانات والمعلومات بالإضافه إلى إمكانية قراءة المعلومات والبيانات بصورة
اسرع بكثير من أجهزة التخزين الأخرى مثل CD-ROM و Tap drives وغيرها من
الوسائل التخزينيه الأخرى كما أن الغالبية العظمى من المساحة التخزينية
تستخدم لحفظ البرامج وتخزينها مثل أنظمة التشغيل المختلفة والبرمجيات
المتنوعة والملفات الشخصية..
البنيه الرئيسيه للقرص الصلب : يتكون القرص الصلب أو الهارد ديسك -Hard
Disk- من أربع أجزاء رئيسية : 1- الأقراص الدائرية 2- محور دوران 3- رؤوس
القراءة/الكتابة 4- مجموعة من الدوائر الإلكترونية
الأقراص (الأطباق الدائرية Platters : ( هي مجموعة من الأقراص المتصلبة
الدائرية الشكل مصنوعة من المعدن أو البلاستيك ووجهي كل قرص مغطى بطبقة من
أكسيد الحديد أو أي مادة أخرى قابلة للمغنطة وكل الأقراص مثبتة من مركزها
على محور دوران يعمل على تدوير كل الأقراص بنفس السرعة.
رؤوس القراءة / الكتابة Read/write heads : تثبت رؤوس القراءة/الكتابة على
ذراع أفقي يمتد على كل من السطحين العلوي والسفلي لكل واحدة من الأقراص
الدائرية والذراع الأفقي يتحرك ذهاباُ وإياباً بين مركز الأقراص وحافتها
الخارجية وبسرعة كبيرة وهذه الحركة مع حركة دوران الأقراص الدائرية تسمح
لرؤوس القراءة/الكتابة بالوصول إلى أي نقطة على سطح الأقراص.
الدوائر الإلكترونية Electronic circles :
تترجم الدوائر الإلكترونية الأوامر الصادرة عن 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.
سؤال : 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 Bits إذاً فكيف يعرف الكمبيوتر
أين يبحث عن المعلومات المطلوبة...؟
لحل هذه المشكلة يتم تنظيم القرص الصلب من خلال تمييزه لأقسام منفصلة وهذا
يسمح وبكل سهولة للكمبيوتر بإيجاد أي سلسلة من البيتات المخزنة والمصطلح
الرئيسي لتنظيم القرص الصلب يعرف بالتهيئة (Formatting) وتعد عملية التهيئة
القرص الصلب حتى يمكن كتابة الملفات على الأقراص مع إمكانية استرجاع
الملفات المطلوبة فيما بعد وبسرعة كبيرة ويجب أن تتم عملية التهيئة للقرص
الصلب بطريقتين : التهيئة الفيزيائية والتهيئة المنطقية.
التهيئة الفيزيائية Physical Formatting :
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 Paths والأسطوانات Cylinders وأيضاً القطاعات Sectors هذه
العناصر توضح الطري قة التي تخزن بها البيانات وتسترجع فيزيائيًا من القرص.
المسارات
وهي عبارة عن مجموعة من المسالك الدائرية متحدة المركز وموجودة على كلى
جانبي (وجهي) الأقراص الدائرية وهذه المسارات تعرف عن طريق رقم بداية
بالمسار صفر ثم المسار واحد و.... وهكذا حتى الحافة الخارجية للأقراص وتقسم
المسارات إلى مساحات صغيرة تعرف بالقطاعات هذه القطاعات تستخدم لتخزين
كمية ثابتة من البيتات والقطاعات عادة تهيئ لتحتوي 512 بايت من البيانات
للمعلومه البايت الواحد يتكون من 8 بت.
الأسطوانات:
وهي مجموعة المسارات الموجودة على كل من وجهي كل الأقراص الدائرية والتي هي
(أي المسارات) على نفس البعد من مركز الأقراص يعني أن المسارات التي رقمها
صفر مثلاً والموجودة على كل من الوجه العلوي والسفلي للقرص الدائري الأول
والمسارات التي رقمها صفر والموجودة على كل من الوجه العلوي والسفلي للقرص
الدائري الثاني والمسارات التي رقمها صفر والموجودة على كل من الوجه العلوي
والسفلي للقرص الدائري الثالث.... وهكذا حتى آخر قرص تشكل مع بعضها
اسطوانة دائرية (وهمية أو تخيلية) رقمها هو نفس رقم المسارات المتكونة منها
تلك الاسطوانة كما إن الكمبيوتر وبرامجه تعمل وبشكل متكرر مستخدمة
الأسطوانات فعندما يتم كتابة (تخزين) البيانات على القرص الصلب في
الأسطوانات (في الحقيقة يتم تخزين البيانات على مستوى الأسطوانات وليس على
مستوى الأقراص الدائرية) يمكن الوصول إلى تلك البيانات المخزنة وبشكل كامل
دون الحاجة إلى تحريك رؤوس القراءة/الكتابة لأن حركة رؤوس القراءة/الكتابة
بطيئة مقارنة مع سرعة دوران الأقراص وإن استخدام الأسطوانات في تخزين
واسترجاع البيانات يخفض وبشكل كبير الزمن اللازم للوصول إلى تلك البيانات
المخزنة. بعد فترة من عملية التهيئة الفيزيائية من الممكن أن يحدث أن
الخصائص الفيزيائية للمادة القابلة للمغنطة والموجودة على سطح الأسطوانات
الدائرية لربما تتلف بشكل تدريجي ولذلك تصبح عملية القراءة أو الكتابة من
وإلى القطاعات التالفة أصعب بالنسبة لرؤوس القراءة/الكتابة وهذه القطاعات
التي لم تعد قادرة على حمل البيانات تسمى بالقطاعات التالفة Bad Sectors
ولحسن الحظ فإنه في الأقراص الصلبة الحديثة مثل هذه القطاعات التالفة نادرة
الوجود (طبعاً بالإضافة إلى خبرة المستخدم) علاوة على ذلك فإنها قادره على
تحديد مكان القطاعات التالفة إن وجدت وببساطة حيث 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.
التهيئة المنطقية Logical Formatting :
بعد القيام بعملية التهيئة الفيزيائية للقرص الصلب يجب القيام بعملية
التهيئة المنطقية له حيث تضع التهيئة المنطقية نظام ملفات للقرص الصلب مما
يسمح لنظام التشغيل (OS/2, Linux, DOS) باستعمال المساحة المتوفرة على
القرص الصلب لتخزين واسترجاع الملفات. إن أنظمة التشغيل المختلفة تستخدم
أنظمة ملفات مختلفة لذلك فنوع التهيئة المنطقية التي نريد استخدامها يتوقف
على نوع نظام التشغيل الذي نريد تنصيبه على الجهاز.
إن تهيئة القرص الصلب بالكامل بنوع واحد من نظام الملفات يحد من عدد أنظمة
التشغيلالتي يمكن تركيبها على القرص الصلب لكن ولحسن الحظ يوجد حل لهذه
المشكلة. قبل القيام بعملية التهيئة المنطقية للقرص الصلب يمكن تقسيم القرص
الصلب إلى عدة أقسام كل قسم يمكن تهيئته بنظام ملفات مختلف مما يسمح
بتركيب عدة أنظمة تشغيل على نفس القرص الصلب وكذلك فإن عملية تقسيم القرص
الصلب إلى عدة أقسام (Partitions) تسمح باستغلال أكثر كفاءة لمساحة القرص
الصلب.
فهم الأقسام Understanding partitions :
بعد إتمام عملية التهيئة الفيزيائية للقرص يمكن تقسيمه إلى عدة أجزاء
منفصلة أو أقسام وظائف أو مهام كل قسم تعامل كوحدة واحدة منفصلة ومع
إمكانية إجراء تهيئة منطقية لأي منها بنوع مختلف من أنظمة الملفات. بعد
القيام بعملية التهيئة المنطقية للقرص أو القسم يشار إلى ذلك القسم باسم
كجزء من عملية التهيئة أنت تسأل لتعطي اسماً للقسم (Volume label) الذي
أجريت له التهيئة وهذا الاسم يساعد على تحديد القسم بسهولة.
أنواع الأقسام :
الأقسام الأوليه Primary Partitions :
يمكن أن يحتوي القسم المنطقي على نظام التشغيل إلى جانب أي عدد من ملفات
البيانات (مثلا ملفات البرامج أو ملفات المستخدم) وقبل تنصيب نظام التشغيل
يجب القيام بالتهيئة المنطقية للقسم الابتدائي (الأولي) باستخدام نظام
ملفات متوافق مع نظام التشغيل المراد تنصيبه على القرص الصلب فأن إذا كان
هناك العديد من الأقسام الأوليه Primary Partitions واحدا منها فقط يمكن أن
يكون مرئياً وفعالاً في نفس الوقت والقسم الفعال (Active Partition) : هو
القسم الذي يستنهض منه نظام التشغيل عند بدء تشغيل الكمبيوتر الأقسام
الأولية الأخرى تكون مخفية والبيانات الموجودة عليها تكون محمية ولا يمكن
الوصول إليها و إن البيانات الموجودة على القسم الأولي يمكن الوصول إليها
فقط عن طريق نظام التشغيل الذي تم تنصيبه على ذلك القسم وإذا كنت تخطط
لتنصيب أكثر من نظام تشغيل واحد على نفس القرص الصلب فإنك على الأرجح
ستحتاج إلى إنشاء أكثر من قسم أولي لأن معظم أنظمة التشغيل لا يمكنها
الاستنهاض إلا من القسم الأولي فقط.
القسم الممتدExtended Partition :
1. تم ابتكار القسم الممتد كطريقة للحصول على حوالي أربعة أقسام وفي
الحقيقة فالقسم الممتد يعتبر حاوية والتي يمكن تقسيمها فيزيائياً بإنشاء
عدد غير محدود من الأقسام المنطقية وإن القسم الممتد لا يحمل البيانات بشكل
مباشر بل يجب إنشاء أقسام منطقية ضمن القسم الممتد لتخزين البيانات
والأقسام المنطقية يجب أن تهيئ منطقياً مع إمكانية استخدام نظام ملفات
مختلف لكل قسم منطقي يتم تهيئته.
القسم المنطقي Logical Partition :
بوجد القسم المنطقي دائماً ضمن القسم الممتد وهو يحتوي على البيانات
(الملفات) وأنظمة التشغيل التي يمكنها الاستنهاض من القسم المنطقي مثل
(OS/2, Linux, Window NT) والصوره التاليه تبين قرصاً صلباً مقسم إلى أربعة
أقسام رئيسية ويوضح فيها القرص الصلب مع الأقسام وأنواع أنظمة الملفات :
ثلاثة أقسام أولية وقسم واحد ممتد والقسم الممتد مقسم بدورة إلى قسمين
منطقيين. أما كل الأقسام الأولية تم تهيئتها بنوع مختلف من نظام الملفات
(FAT, NTFS, HPFS) القسمين المنطقيين فتم تهيئتهما بنوع واحد من نظام
الملفات وهو (FAT) أنواع الأقراص الصلبة
الحواسب الحديثة تتعامل مع نوع واحد أو أكثر من الأقراص الصلبة التالية :
AT Attachment (ATA) -1
من أشهر أنواع الأقراص الصلبة ويطلق عليها Parallel ATA أو PATA كما يطلق عليه أيضا IDE (Integrated Drive Electronics).
2- النوع الثاني هو Serial ATA (SATA)
هذا النوع ظهر مؤخرا ليستبدل النوع الأول وهو يتفوق على pata من عدة نواحي
منها أن كبل توصيله باللوحة الأم أطول يعطي حرية أكبر كما أنه أصغر حجما
فلا يعوق عملية التهوية في صندوق الحاسب كما يتميز كما أنه أسرع من pata
3- النوع الثالث EXTERNAL USB 2.0 Drives
هذا النوع من أكثر الأنواع مرونة حيث يسمح بتوصيله بفتحة usb في أى لوحة أم ومن مميزاته إمكانية التنقل به بسهولة
4- النوع الرابع SCSI
و غالبا ما يستخدم في أجهزة الحواسب الكبيرة التي تعمل كخادمات server
يتميز بأدائه العالي جدا الذي يتفوق به على الأنواع الأخرى كما يسمح بتوصيل
عدة أقراص على كارت سكزي واحد إلا أن سعره العالي لا يجعله في متناول
الجميع






القرص المرن هو وسيط لتخزين البيانات، يتألف من قطعة دائرية رفيعة مرنة (من
هنا جاء الاسم) من مادة مغنطيسية مغلفة ضمن حافظة بلاستيكية مربعة أو
دائرية. تتم قراءة وكتابة البيانات إلى القرص المرنباستخدام سواقة اقراص
مرنة.
كانت الاقراص المرنة شائعة الاستخدام في الثمانينات والتسعينات، خاصة مع
الحواسيب المنزلية، كـ ابل 2، وماكنتوش وكومودور 64 وحواسيب اي بي ام
المنزلية، لتوزيع البرامج وتبادل البيانات واخذ النسخ الاحتياطية. قبل
اختراع الاقراص الصلبة، كانت الاقراص المرنة تستخدم لتخزين نظام تشغيل
وبرامج الحاسوب المنزلي أيضا، حيث ان النواة العديد من أنظمة التشغيل في
ذلك الوقت كانت تخزن على ذاكرة روم، اما نظام التعامل مع الاقراص فيخزن على
اقراص مرنة، كنظام التشغيل دوس.
في بدايات التسعينات، ونتيجة لتزايد حجم البرامج، كان الكثير من البرامج
يوزع على مجموعة من الاقراص المرنة، حتى نهاية التسعينات حيث بدأ منتجو
البرامج باستخدام الاقراص الليزرية. كما أن انتشار الإنترنت بشكل واسع أدى
إلى استخدام أجهزة تخزين ونقل بيانات أخرى ذات سعات أكبر، كايثرنت وسواقات
يو اس بي. مما أدى إلى تضاؤل استخدام الاقراص المرنة.
على الرغم من ذلك، تابع مصنعو الحواسيب الابقاء على سواقات الاقراص المرنة
في الحواسيب التي يبيعونها، للممحافظة على التوافقية مع الأجهزة القديمة،
ولانه من المضمون ان تعمل سواقة الاقراص المرنة دون الحاجة لبرنامج قيادة.
تصنف الاقراص المرنة دائما بواحدة الانش، حتى في البلاد التي تستخدم نظام الواحدات القياسي.