وحدات التخزين

الفصل السابع

وحدات التخزين الثانوية
7-1 الأشرطة المغناطيسية
7-1-1 حسنات الشريط المغناطيسي
7-1-2 مساوئ الشريط المغناطيسي
7-2 الأقراص المغناطيسية
7-2-1 خصائص القرص المغناطيسي
7-2-2 تصنيف الأقراص المغناطيسية
7-3 وحدات التخزين الضوئية
7-3-1 مكونات وحدات التخزين الضوئية
7-3-2 كيفية تخزين المعلومات في وحدات التخزين الضوئية (الليزر)
7-3-3 تصنيف وحدات التخزين الضوئية حسب الحجم
7-3-4 خصائص وحدات التخزين الضوئية



مقدمة في الحاسوب

7-1 الأشرطة المغناطيسية Magnetic Tape :


تعد الأشرطة المغناطيسية من أرخص وحدات التخزين الثانوية ويتكون الشريط المغناطيسي من شريط معدني أو بلاستيكي مقوي ومغطي بمادة قابلة للمغنطة حيث يقسم الشريط إلى قنوات طويلة عددها ثمانية مسارات يتم تسجيل البيانات عليها كما هو مبين في الشكل التالي:

الشكل 7-1 مقطع من شريط مغناطيسي

يثبت الشريط عادة في مشغل الأشرطة (tape drive) والذي يتكون في العادة من:

1.بكرتين واحدة للشريط والآخر لاستقبال الشريط.
2.وحدة قراءة وكتابة تمتلك رأس القراءة والكتابة.
3.مجموعة من الوحدات الميكانيكية لتحريك الشريط.
4.وحدة تحكم محلية للإشراف على عمليات القراءة والكتابة وتحريك الشريط للأمام أو الخلف.

تعتمد سعة التخزين كمية البيانات المخزنة في الشريط المغناطيسي على عدة عوامل أهمها:
•طول الشريط وعادة ما يقاس طول الشريط بالقدم حيث طول الشريط إلى 2400 قدم أو أكثر.
•كثافة التخزين ويقصد بها عدد الرموز التي يمكن تخزينها في الإنش الواحد character per inch: CPI وتتوفر أشرطة بكثافة تخزين 80 حرفاً في الإنش الواحد و160 حرفاً في الإنش الواحد.
•كيفية تسجيل البيانات على الشريط التي تحدد المساحات الفارغة التي يمكن تركها وهناك طريقتان لإجراء عملية التسجيل والقراءة هي:
1.طريقة السجل Record :
عند استخدام طريقة السجل يتم تجميع البيانات في سجلاتRecord بحيث يتم فصل كل سجل عن السجل الآخر بفراغ طوله عادة 1\5 إنش ويستفاد من هذا الفراغ في:
•تميز السجلات بعضها عن بعض حيث يعتبر الفراغ النهاية الفعلية للسجل.
•التخفيف ما أمكن من عزم قصور الشريط عند تحريك الشريط يسمى الفراغ المتروك بين كل سجلين Inter Record Gap )IRG) ويبين الشكل 7-2 كيفية تخزين السجلات على الشريط.

أضغط لتكبير الشكل

الشكل 7-2 تخزين السجلات على الشريط

من الشكل السابق يتبين أن الشريط مقسم إلى ثلاثة مناطق:
1.منطقة الذيل وعادة لا تكون مغطاة بمادة قابلة للمغنطة وتستخدم لتثبيت الشريط على البكرة وتكون هذه المنطقة في بداية الشريط وفي نهايته.
2.منطقة المقدمة وهي جزء من الشريط تستخدم لحفظ معلومات عامة عن اسم الشركة أو المؤسسة، نوع البيانات المخزنة على الشريط، تاريخ تسجيل البيانات.
3.منطقة البيانات وهي المنطقة المخصصة لتسجيل السجلات.
طريقة الكتلة Block:
لاحظ أن وجود الفراغات يؤدي إلى هدر مساحات من الشريط وللتخلص جزيئًا من هذه المشكلة تستخدم طريقة البيانات بالكتل Blocks حيث يتم تجميع مجموعة من السجلات في كتلة واحدة ويترك الفراغ في هذه الحالة بين الكتلة والأخرى وبهذه الحالة نكون قد حققنا:
1. التخفيف ما أمكن من الفراغات.
2. زيادة سرعة القراءة أو الكتابة وكذلك لأن الكتلة تقرأ أو تكتب مرة واحدة بدلاً من إجراء عملية قراءة أو كتابة السجل بشكل منفرد ويبين الشكل 7-3 كيفية تخزين البيانات على الشريط باستخدام الكتل.

أضغط لتكبير الشكل

الشكل 7-3 تسجيل البيانات باستخدام الكتل

يسمى الفراغ المتروك بين الكتل Inter Block Gap.

7-1-1 حسنات الشريط المغناطيسي:


يعتبر الشريط المغناطيسي من وحدات التخزين المغناطيسية الشائعة الاستخدام وذلك للأسباب الآتية:
1.رخص ثمنه أي أن تكلفة حفظ البيانات متدنية.
2. إمكانية تخزين كميات كبيرة من البيانات.
3. يستخدم الشريط لاغياً حفظ النسخ الاحتياطية من البيانات Back Up والتي يمكن الرجوع إليها عند حدوث خلل ما في البيانات الأصلية والتي تكون عادة مخزنة على القرص المغناطيسي.


7-1-2 مساوئ الشريط المغناطيسي:
أما مساوئ الشريط المغناطيسي فتكمن في تدني سرعة الكتابة والقراءة وذلك لأن الشريط وحدة تتابعية أي تتم القراءة فيه بشكل تتابعي لذا يستخدم الشريط فقط لتخزين الملفات التتابعية.
ومن مساوئ الشريط أيضاً أنه يستخدم كوحدة إدخال للقراءة أو وحدة إخراج الكتابة في اللحظة الزمنية أي لا يجوز استخدامه كوحدة إدخال وإخراج ولتسجيل البيانات المخزنة على الشريط في مكان آخر لا بد من استخدام مشغل أشرطة ثان وهذه سيئة من مساوئ الشريط ولهذه الأسباب يقتصر استخدام الشريط على الاحتفاظ بالنسخ الاحتياطية والبيانات التاريخية التي لا تحتاج إلى عمليات معجلة مستمرة.

7-2 الأقراص المغناطيسية Megnatic Disks:


يتكون القرص المغناطيسي من أسطوانة معدنية أو بلاستيكية مقوية مغطاة بمادة قابلة للمغنطة ويقسم القرص المغناطيسي إلى مسارات دائرية Tracks ويتم تقسيم المسار الواحد إلى قطاعات Sectors وتتحدد عادة سعة القرص:
1.عدد المسارات.
2.عدد القطاعات.
3.عدد الرموز التي يمكن تخزينها في القطاع الواحد.
4.عدد أوجه القرص (وجه واحد أو وجهين).
5.الطريقة المستخدمة في التسجيل ( كثافة عالية(مزدوجة)، كثافة أحادية ) ويبين الشكل 7-4 تقسيمات القرص المغناطيسي.

أضغط لتكبير الشكل

الشكل 7-4 تقسيمات القرص المغناطيسي

6.ترقم المسارات من الداخل إلى الخارج بدأ من الصفر كما و ترقم القطاعات بدأ من الواحد.
تحتفظ الاسطوانة المغناطيسية عادة في حافظة بلاستيكية أو بلاستيكية مقوية ويستخدم مشغل الأقراص Disk Drive لتنفيذ عمليات القراءة والكتابة على القرص ويتكون هذا المشغل من:
•وحدة تثبيت القرص.
•وحدات ميكانيكية لتدوير القرص.
•وحدات استشعار خاصة لتحدد بداية القرص (المسار رقم صفر والقطاع رقم واحد).
•رأس (رؤوس) القراءة والكتابة.
•ذراع (أذرع) القراءة والكتابة والتي تحمل رؤوس القراءة والكتابة.
•وحدة التحكم محلية للإشراف على عملية تدوير القرص والبحث عن المسار المطلوب وتحريك رأس القراءة والكتابة.

يعتبر القرص المغناطيسي من وحدات التخزين المباشرة ويمكن أن تخزن عليها كافة أنواع الملفات التتابعية والمباشرة ولهذا يمكن استخدام القرص كوحدة إدخال وإخراج في نفس الوقت وللقراءة (كتابة) موقع معين على القرص يكفي تحديد رقم المسار ورقم القطاع ثم ينقل رأس القراءة والكتابة مباشرة إلى هذا الموقع.

تمتاز الأقراص المغناطيسية بسرعة عالية وتعتمد سرعة الوصول إلى البيانات في القرص على العوامل الآتية:
1.زمن استجابة رأس القراءة والكتابة لحركة ويطلق على هذا الزمن زمن التأخير.
2.زمن البحث عن المسار والقطاع المطلوب.
3.زمن القراءة والكتابة.

7-2-1 خصائص القرص المغناطيسي:
1.إمكانية تخزين هائلة إذا تبدأ الأقراص(خاصة المرنة) بسعة تخزين تصل إلى أكثر من مليون حرف (بايت)وقد تصل سعة التخزين في بعض الأقراص الأخرى ( الصلبة خاصة ) إلى أكبر من جيجا بايت.
2.سرعة وصول عالية وسرعة عالية في نقل البيانات.
3.إمكانية تخزين كافة أنواع الملفات.
4.إمكانية الوصول المباشر إلى المعلومات.
5.إمكانية القراءة والكتابة في نفس الموقع ( أي إمكانية تعديل البيانات فيها مواقعها إذا لزم الأمر).
ويبين الجدول التالي أهم الفروقات بين القرص المغناطيسي والشريط المغناطيسي.

الشريط القرص
وحدة تخزين تتابعية وحدة تخزين مباشرة
يستخدم كوحدة إدخال أو إخراج يستخدم كوحدة إدخال أو وحدة إخراج أو وحدة إدخال وإخراج معاً
سرعة معالجة متدنية سرعة معالجة عالية
لا يمكن تعديل البيانات في مواقعها يمكن تعديل البيانات في مواقعها
أرخص ثمناً أكثر تكلفة
يستخدم لحفظ البيانات التي لا تحتاج إلى معالجة مستمرة يستخدم لحفظ البيانات التي تحتاج لعمليات معالجة مستمرة
تعتمد سعة التخزين على طول الشريط وكثافة التخزين تعتمد سعة التخزين على عدد المسارات وعدد القطاعات

7-2-2 تصنيف الأقراص المغناطيسية:
1.الأقراص المرنة أو اللينة Floppy Disk:
يتوفر من هذه الأقراص نوعين الأول قطر 1\4 5 إنش والثاني قطره 3، 5 إنش ويبين الشكل التالي قرص مرن بحجم 3، 5إنش.



تسمى هذه الأقراص المرنة لأن الحافظة لينة ويمكن ثنيها ولأنها صغيرة الحجم يمكن حملها في الجيب ولهذا يتم تداول هذه الأقراص من قبل أشخاص متعددين سعة التخزين فيها إلى أكثر من 1، 5 مليون بايت وفي بعضها لا تتجاوز سعة التخزين 360 كيلو بايت.

2.الأقراص الصلبة Hard Disk:
سميت بهذا الاسم لأنها تمتلك حافظة دائرية مقواة وعادة ما تستخدم هذه الأقراص في مركز الحاسوب ولا تنقل من مكان لآخر نظراً لكبرها وثقل وزنها وقد تكون هذه الأقراص ثابتة أو متحركة يمكن تغيرها بين لحظة وأخرى وتمتاز هذه الأقراص بسعة تخزين عالية قد تصل إلى أكثر من جيجا بايت.

ويتوفر الآن أقراص أخرى تعتمد مبدأ الليزر في تخزين البيانات تسمى الأقراص الضوئية وتشبه إلى حد كبير الأقراص المغناطيسية إلا أن سعتها أعلى من سعة الأقراص المغناطيسية وتستخدم مبدأ الضوء (الليزر) في عمليات الكتابة والقراءة. وإليك لمحة عن هذا النوع من الوحدات.

7-3 وحدات التخزين الضوئية:


تعتبر وحدات التخزين الضوئية من أحدث وسائط التخزين المستخدمة في عالم الحاسوب والتي تستخدم الضوء كأساس تكنولوجي لها.

7-3-1 مكونات وحدات التخزين الضوئية:


•جهاز المسح الإلكتروني Scanner.
•شاشة تستخدم لعرض المعلومات عليها.
•وحدات التخزين المستخدمة مثل أقراص الليزر الضوئي تمتاز بسعتها العالية جداً.
•نظام الحاسوب والمكون من hardware software.

7-3-2 كيفية تخزين المعلومات في وحدات التخزين الضوئية (الليزر):


•تخزن المعلومات بشكل مؤقت وبعد أن يتم عرضها على شاشة العرض من أجل إجراء التعديلات اللازمة يعد تخزينها بشكل دائم على وحدات التخزين الضوئية ( أقراص الليزر). ويتم بعد ذلك إجراء العمليات عليه.

7-3-3 تصنيف وحدات التخزين الضوئية حسب الحجم:
1.وحدات تخزين لسعة800 مليون رمز.
2.وحدات تخزين بسعة 650 MB.
3.وحدات تخزين تسمى بالأقراص المجمعة.

7-3-4 خصائص وحدات التخزين الضوئية:
1.تمتاز بسعة تخزين عالية.
2.الأقراص الضوئية تولد إشعاعات الليزر من قبل رأس ضوئي.
3.تخزين المعلومات بصورة دائمة.
4.تمتاز بالوثوقية حيث أنها تخدم فترة طويلة.