قائمة طعام
مجاني
التسجيل
الصفحة الرئيسية  /  التثبيت والتكوين/ خصائص الوسائط المغناطيسية والبصرية. أنواع وسائط التخزين وتصنيفها وخصائصها وسائط التخزين المغناطيسية "

خصائص ناقلات المعلومات المغناطيسية والبصرية. أنواع وسائط التخزين وتصنيفها وخصائصها وسائط التخزين المغناطيسية "

كانت أول وسيلة تسجيل مغناطيسية تم تسجيل المعلومات عليها في أجهزة بولسن في مطلع القرنين التاسع عشر والعشرين أسلاك الفولاذيصل قطرها إلى 1 مم. في بداية القرن العشرين ، تم استخدام هذه الأغراض أيضًا شريط فولاذي مدلفن.ومع ذلك ، كانت خصائص الجودة لهذه الشركات الحاملة منخفضة للغاية. يكفي أن نقول إن 2500 كيلومتر من الأسلاك تزن حوالي 100 كيلوجرام كانت مطلوبة لإنتاج تسجيل مغناطيسي لمدة 14 ساعة للمحاضرات في المؤتمر الدولي في كوبنهاغن عام 1908. بالإضافة إلى ذلك ، في عملية استخدام شريط الأسلاك والفولاذ ، نشأت المشكلة المستعصية المتمثلة في الانضمام إلى القطع المنفصلة. على سبيل المثال ، لم يمر السلك المعقود عبر الرأس المغناطيسي. بالإضافة إلى ذلك ، كانت مرتبكة بسهولة ، وقطع الشريط الفولاذي الرفيع يديها. صلب قرص مغناطيسي،لم يتم تطبيق براءة الاختراع الأولى التي تم إصدارها في عام 1906 في ذلك الوقت 1.

فقط من النصف الثاني من عشرينيات القرن الماضي ، عندما تم اختراعه شريط مغناطيسي مسحوق،بدأ الاستخدام الواسع النطاق للتسجيل المغناطيسي. حصل فريتز فايمر في ألمانيا على براءة اختراع لتقنية تطبيق مسحوق مغناطيسي على فيلم في عام 1928. في البداية ، تم وضع المسحوق المغناطيسي على ركيزة ورقية ، ثم على أسيتات السليلوز ، حتى استخدام القوة العالية

1 Vasilevskii Yu. A.وسائط التسجيل المغناطيسية. م ، 1989 م 5-6.

مادة - البولي إيثيلين تيريفثاليت (لافسان). كما تم تحسين جودة المسحوق المغناطيسي. على وجه الخصوص ، بدأ استخدام مساحيق أكسيد الحديد مع إضافة الكوبالت وأكسيد الكروم والمساحيق المغناطيسية المعدنية للحديد وسبائكه ، مما جعل من الممكن زيادة كثافة التسجيل عدة مرات. يتم تطبيق طبقة العمل على الركيزة عن طريق الترسيب الفراغي أو الترسيب الإلكتروليتي على شكل ورنيش مغناطيسي ، يتكون من مسحوق مغناطيسي ، مادة رابطة ، مذيب ، مادة ملدنة ومواد مضافة مختلفة.

بالإضافة إلى القاعدة المرنة والطبقة المغناطيسية العاملة ، يمكن أن يحتوي الشريط على طبقات إضافية: واقية - على سطح طبقة العمل ومضادة للاحتكاك - على الجزء الخلفي من الشريط ، من أجل حماية طبقة العمل من التآكل الميكانيكي ، زيادة القوة الميكانيكية للشريط ولتحسين انزلاقه على السطح المغناطيسي رؤوس. تعمل الطبقة المضادة للاحتكاك أيضًا على إزالة الشحنات الكهربائية التي تتراكم على الشريط المغناطيسي. تعمل الطبقة المتوسطة (الطبقة الفرعية) بين القاعدة وطبقة العمل على تحسين التصاق طبقات العمل والمقاومة للاحتكاك بالقاعدة.

على عكس وسائط تسجيل الصوت الميكانيكية ، فإن الشريط المغناطيسي مناسب لتسجيلات متعددة للمعلومات. عدد هذه السجلات كبير جدًا ومحدود فقط بالقوة الميكانيكية للشريط المغناطيسي نفسه.

كانت أجهزة التسجيل الأولى ، التي ظهرت في الثلاثينيات من القرن الماضي ، عبارة عن بكرة لبكرة. في نفوسهم ، جرح الشريط المغناطيسي على مكبات. وفي البداية ، كانت هذه البكرات ضخمة بعرض 25.4 ملم. أثناء التسجيل والتشغيل ، تمت إعادة لف الشريط من بكرة ممتلئة إلى بكرة فارغة.

في عام 1963 ، طورت Philips ما يسمى بتسجيل الكاسيت ، والذي أتاح استخدام أشرطة مغناطيسية رفيعة جدًا. أقصى سمك لها 20 ميكرون فقط وبعرض 3.81 مم. في مسجلات الكاسيت ، تكون كلتا البكرتين في فئة خاصة كاسيت مضغوطونهاية الفيلم مؤمنة مسبقًا على التخزين المؤقت الفارغ. بمعنى آخر ، يمثل الشريط المغناطيسي والكاسيت آلية وظيفية واحدة. التسجيل على أشرطة مضغوطة - ثنائي الاتجاه. يبلغ إجمالي وقت التسجيل عادةً 60 و 90 و 120 دقيقة.

في أواخر السبعينيات. ظهر الكاسيت الصغيربحجم 50 × 33 × 8 مم ، أي حجم علبة الثقاب ، لأجهزة تسجيل الصوت المحمولة والهواتف المزودة بجهاز الرد على المكالمات ، وفي منتصف الثمانينيات. - بيكوكسيت- ثلاث مرات أقل ميكرو كاسيت.

منذ عام 1952 ، تم استخدام الشريط المغناطيسي لتسجيل المعلومات وتخزينها في أجهزة الكمبيوتر الإلكترونية. تتمثل ميزة الشريط المغناطيسي في القدرة على التسجيل بكثافة متزايدة نظرًا لحقيقة أن إجمالي مساحة السطح للطبقة المغناطيسية للشريط أعلى بكثير من مساحة الأنواع الأخرى من الوسائط ، ويقتصر فقط على طول الشريط. محركات أشرطة الكاسيت - خراطيشتصل إلى سعة العديد من السل ، وفي المستقبل القريب ستصل سعتها إلى عشرات السل. تسمى آليات محرك الشريط للخراطيش اللافتات(من الإنجليزية ، تيار - تيار). من حيث المبدأ ، فهي تشبه جهاز التسجيل.

ومع ذلك ، فإن الشريط المغناطيسي له أيضًا عيب خطير. لا يسمح بالوصول المباشر إلى المعلومات المسجلة. للقيام بذلك ، يجب أولاً لف الشريط إلى الموقع المطلوب ، مما يزيد بشكل كبير من وقت قراءة المعلومات منه. تتميز أشرطة الشريط المغناطيسي (الخراطيش) أيضًا بأبعادها الكبيرة. لذلك ، في الوقت الحاضر يتم استخدامها بشكل أساسي في أنظمة النسخ الاحتياطي في مراكز البيانات ، في المؤسسات ، في مراكز البيانات الكبيرة ، وكذلك لتخزين المعلومات في الخوادم ومحطات عمل سطح المكتب ، حيث الموثوقية ، واستقرار التشغيل ، والسعة الكبيرة ، والتكلفة المنخفضة نسبيًا. تتيح لك أنظمة النسخ الاحتياطي ضمان سلامة المعلومات في حالة حدوث أخطاء أو أعطال أو كوارث طبيعية.

على شريط مغناطيسي ، لا يمكنك تسجيل الصوت فحسب ، بل يمكنك أيضًا تسجيل معلومات الفيديو. شريط فيديوهيكلها مشابه لشريط التسجيل الصوتي. ومع ذلك ، عادة ما تحتوي طبقة العمل الخاصة بها على هيكل أكثر تعقيدًا. الحقيقة هي أنه يتم تسجيل إشارات الفيديو عالية التردد على سطح طبقة العمل. يمكن استخدام الجزيئات المعدنية الصغيرة لهم. من ناحية أخرى ، يتم نقل الترددات المنخفضة بشكل أفضل عن طريق الجزيئات الكبيرة ، والتي يُنصح بوضعها في العمق. لذلك ، يمكن أن تتكون طبقة العمل الخاصة بشريط مغناطيسي لتصوير الفيديو من طبقتين. يتم أيضًا تحميل الشريط المغناطيسي لتوثيق الفيديو في أشرطة خاصة ، والتي توفر لها الحماية من الإجهاد الميكانيكي والتلوث والتحميل السريع في معدات الفيديو. انتشر في الثمانينيات والتسعينيات. أفسحت شرائط الفيديو المجال الآن لوسائط فيديو واعدة أكثر.

في البداية ، تم استخدام أجهزة الكمبيوتر الإلكترونية أيضًا براميل مغناطيسية.على وجه الخصوص ، في آلة الحساب الإلكترونية الكبيرة المحلية (BESM-6) تم استخدام براميل مغناطيسية تزن حوالي 8 كجم ، ولكن بسعة ذاكرة 1 ميجابايت فقط.

منذ أوائل الستينيات. استخدام واسع النطاق ، بشكل أساسي في أجهزة تخزين الكمبيوتر ، المتلقاة الأقراص الممغنطة.هي عبارة عن أقراص من الألمنيوم أو البلاستيك بقطر 30 إلى 350 مم ، مغطاة بطبقة عمل من المسحوق المغناطيسي بسمك عدة ميكرونات. في البداية ، كان الغلاف المغناطيسي يتألف من أكسيد الحديد ، فيما بعد - من ثاني أكسيد الكروم.

في محرك الأقراص ، كما هو الحال في مسجل الشريط ، يتم تسجيل المعلومات باستخدام رأس مغناطيسي ، ليس فقط على طول الشريط ، ولكن على مسارات مغناطيسية متحدة المركز موجودة على سطح قرص دوار ، عادةً على كلا الجانبين. الأقراص المغناطيسية صلبة ومرنة وقابلة للإزالة ومدمجة في الكمبيوتر الشخصي. خصائصها الرئيسية هي: القدرة على المعلومات ، ووقت الوصول إلى المعلومات وسرعة القراءة على التوالي.

محركات الأقراص الصلبة غير القابلة للإزالةفي الكمبيوتر يتم دمجها هيكليًا في وحدة واحدة مع محرك الأقراص. يتم تجميعها في حزم على محور واحد. يتم وضع عبوة الأقراص في صندوق مغلق ، مما يوفر النظافة اللازمة والضغط المستمر للهواء الخالي من الغبار. في الوقت الحاضر ، بدلاً من الهواء ، بدأ استخدام غاز الهليوم الخامل كمواد مالئة ، مما يسمح ، بسبب كثافته المنخفضة ، بزيادة كفاءة الطاقة بشكل كبير.

يحتوي كل قرص على نفس عدد المسارات (المسارات) المتتالية. عرض المسار المغناطيسي حوالي 1 ميكرومتر. النموذج الأول للقرص الصلب ، الذي تم إنشاؤه في عام 1973 ، كان يحتوي على 30 مسارًا من 30 قطاعًا ، والتي تزامنت بالمصادفة مع عيار "30/30" لبندقية الصيد الشهيرة وينشستر وأطلقت الاسم العامي للأقراص المغناطيسية الصلبة - "وينشستر "،" Winchesters ". المسارات عبارة عن دوائر متحدة المركز تتوافق مع مناطق المغنطة المتبقية الناتجة عن الرؤوس المغناطيسية. في المقابل ، يتم تقسيم كل مسار إلى قطاعات متسلسلة.

في تطوير محركات الأقراص الثابتة ، يكون الاتجاه الرئيسي مرئيًا بوضوح - زيادة تدريجية في كثافة التسجيل ، مصحوبة بزيادة في سرعة دوران رأس المغزل وانخفاض في وقت الوصول إلى المعلومات ، وفي النهاية - زيادة في إنتاجية. وصلت سعة القرص ، التي وصلت في الأصل إلى عدة جيجابايت ، إلى 10 تيرابايت بحلول منتصف العقد الثاني من القرن الحادي والعشرين (النمو السنوي لسعة القرص الصلب للكمبيوتر هو 35-40 في المائة). أصبح وضع هذا الحجم من المعلومات ممكنًا على الأقراص باستخدام طريقة التسجيل العمودي ، والتي ظهرت في عام 2007. في المستقبل القريب ، ستزيد هذه الطريقة من السعة إلى 85 تيرابايت (يمكنك تسجيل 86 مليون صورة فوتوغرافية ملونة أو 21.5 ألف فيلم).

تم تصميم محركات الأقراص الثابتة للتخزين الدائم للمعلومات ، بما في ذلك. ضروري عند العمل مع جهاز كمبيوتر (برنامج النظام ، حزم التطبيقات ، إلخ). على أساس الأقراص الصلبة ، يتم أيضًا إنتاج أجهزة تخزين خارجية بسعة تصل إلى عدة تيرابايت.

أقراص مغناطيسية بلاستيكية مرنة (أقراص مرنة ،من اللغة الإنجليزية ، مرنة - معلقة خالية) مصنوعة من فيلم اصطناعي - مايلر ، ومغطى بطبقة من الحديد المقاوم للاهتراء ، وتم وضعها واحدة تلو الأخرى في علب بلاستيكية صلبة خاصة - أشرطة ، والتي توفر الحماية الميكانيكية للوسائط. تم استدعاء كاسيت القرص المرن قرص مرن.

ظهر أول قرص مرن عام 1967. بقطر 8 بوصات وسعة تخزين 100 كيلوبايت. في عام 1976 ، تم تقليل حجم القرص المرن إلى 5.25 بوصة ، وفي عام 1980 ، طورت سوني القرص المرن مقاس 3.5 بوصة ومحرك الأقراص المرنة ، والتي تم إنتاجها بشكل أساسي في العقود التالية.

لقراءة المعلومات وكتابتها ، يتم استخدام جهاز إلكتروني ميكانيكي خاص - محرك أقراص ، حيث يتم وضع قرص مرن. يحتوي القرص المرن على فتحة مركزية لمغزل محرك الأقراص ، وفي هذه الحالة يوجد ثقب يمكن غلقه بمصراع معدني للوصول إلى الرؤوس المغناطيسية ، والتي يتم من خلالها قراءة المعلومات وكتابتها. يتم التسجيل على قرص مرن وفقًا لنفس المبدأ المتبع في المسجل. يوجد أيضًا اتصال ميكانيكي مباشر للرأس بطبقة العمل المغناطيسية ، مما يؤدي إلى تآكل سريع نسبيًا لحامل المواد.

كانت سعة القرص المرن مقاس 3.5 بوصة عادةً من 1.0 إلى 2.0 ميغا بايت. تبلغ سعة الأقراص المرنة القياسية 1.44 ميجابايت. ومع ذلك ، فقد تم تطوير الأقراص المرنة مقاس 3.5 بوصات بسعات تصل إلى 250 ميجابايت.

تبين أن الأقراص المرنة هي وسائط صعبة للغاية. فهي أقل مقاومة للتآكل من محركات الأقراص الثابتة وهي عرضة للمجالات المغناطيسية ودرجات الحرارة المرتفعة. كل هذا أدى في كثير من الأحيان إلى فقدان البيانات المسجلة. لذلك ، تم استخدام الأقراص المرنة بشكل أساسي للتخزين التشغيلي للمعلومات الموثقة. يتم الآن استبدالها بوسائط تخزين فلاش أكثر موثوقية وفعالية.

في الربع الأخير من القرن العشرين في العديد من دول العالم ، ومنذ التسعينيات. - وفي روسيا ، ما يسمى ب بطاقات بلاستيكية ،يمثل جهازًا لطريقة مغناطيسية لتخزين المعلومات وإدارة البيانات.

كانت أسلاف البطاقات البلاستيكية عبارة عن بطاقات مصنوعة من الورق المقوى لتأكيد الجدارة الائتمانية لحاملها خارج البنك. في عام 1928 بدأت إحدى الشركات الأمريكية بإنتاج كروت معدنية بقياس 63 × 35 ملم. كانت منقوشة مع اسم المالك والمدينة والولاية وغيرها من المعلومات. تم إصدار هذه البطاقات للعملاء المنتظمين في المتاجر الكبيرة. عند الدفع مقابل البضائع ، قام البائع بتدوير البطاقة من خلال آلة خاصة ، ونتيجة لذلك تم طباعة الحروف والأرقام الموجودة عليها على إيصال البيع. ثم تم إرسال هذا الشيك مع مبلغ الشراء المكتوب بخط اليد إلى البنك لاسترداده. أول بطاقة ائتمان حديثة ، والتي على أساسها نشأ نظام الدفع VISA ، تم إصدارها في عام 1958 من قبل Bank of America.

تتكون البطاقات البلاستيكية من ثلاث طبقات: قاعدة بوليستر توضع عليها طبقة عمل رقيقة وطبقة واقية. عادة ما يستخدم كلوريد البوليفينيل كقاعدة ، وهو سهل المعالجة ، ومقاوم لدرجة الحرارة والضغط الكيميائي والميكانيكي. ومع ذلك ، في بعض الحالات ، يكون أساس البطاقات الممغنطة هو ما يسمى بالبلاستيك الزائف - ورق سميك أو كرتون مع تصفيح على الوجهين.

يتم تطبيق طبقة العمل (المسحوق المغناطيسي) على البلاستيك عن طريق الختم الساخن على شكل شرائح ضيقة منفصلة. وفقًا لخصائصها الفيزيائية ونطاق التطبيق ، تنقسم الشرائط المغناطيسية إلى نوعين: عالية التخمير ومنخفضة الإريثريتية. خطوط ercetic عالية سوداء. إنها مقاومة للمجالات المغناطيسية. هناك حاجة إلى طاقة أعلى لتسجيلها. يتم استخدامها كبطاقات ائتمان ورخص قيادة وما إلى ذلك ، أي في الحالات التي تتطلب زيادة المتانة والأمان. الأشرطة المغناطيسية منخفضة EMC بنية اللون. إنها أقل أمانًا ، ولكنها أسهل وأسرع في الكتابة. تستخدم على بطاقات ذات تواريخ انتهاء صلاحية محدودة.

تتكون الطبقة الواقية للبطاقات البلاستيكية الممغنطة من فيلم بوليستر شفاف. إنه مصمم لحماية طبقة العمل من التآكل. من حين لآخر ، يتم استخدام الطلاءات المضادة للتزييف والنسخ. توفر الطبقة الواقية ما يصل إلى عشرات الآلاف من دورات الكتابة والقراءة.

وتجدر الإشارة إلى أنه بالإضافة إلى المغناطيسية ، توجد طرق أخرى لتسجيل المعلومات على بطاقة بلاستيكية: التسجيل الرسومي ، والنقش (البثق الميكانيكي) ، والترميز الشريطي ، والتسجيل بالليزر.

في الوقت الحاضر ، يتم استخدام الرقائق الإلكترونية بشكل متزايد في البطاقات البلاستيكية بدلاً من الأشرطة المغناطيسية. هذه البطاقات ، على عكس البطاقات المغناطيسية البسيطة ، بدأت تسمى ذكية أو بطاقات ذكية(من اللغة الإنجليزية ، ذكي ذكي). يسمح لك المعالج الدقيق المدمج فيها بتخزين قدر كبير من المعلومات ، ويجعل من الممكن إجراء الحسابات اللازمة في نظام المدفوعات المصرفية والتجارية ، وبالتالي تحويل البطاقات البلاستيكية إلى ناقلات معلومات متعددة الوظائف.

عن طريق الوصول إلى المعالج الدقيق (الواجهة) ، يمكن أن تكون البطاقات الذكية:

  • - مع واجهة اتصال (على سبيل المثال ، عند إجراء عملية ، يتم إدخال البطاقة في الجهاز الإلكتروني) ؛
  • - بواجهة مزدوجة (يمكن أن تعمل كلاً من الاتصال وعدم الاتصال ، أي أنه يمكن إجراء تبادل البيانات بين البطاقة والأجهزة الخارجية عبر قناة راديو).

أحجام البطاقات البلاستيكية موحدة. وفقًا للمعيار الدولي ISO-7810 ، يبلغ طولها 85.595 مم ، والعرض - 53.975 مم ، وسمكها - 3.18 مم.

إن نطاق تطبيق البطاقات البلاستيكية المغناطيسية والبلاستيكية الزائفة ، فضلاً عن البطاقات الذكية ، واسع جدًا. بالإضافة إلى الأنظمة المصرفية ، يتم استخدامها كناقل معلومات مضغوط ، ومعرف لأنظمة المحاسبة والتحكم الآلي ، والشهادات ، والتصاريح ، وبطاقات الإنترنت ، وبطاقات SIM المحمولة ، وتذاكر النقل ، وجوازات السفر الإلكترونية (البيومترية) ، إلخ.

يتم تحسين وسائط التسجيل المغناطيسية الملموسة باستمرار جنبًا إلى جنب مع تقنيات التوثيق الكهرومغناطيسي. هناك ميل إلى زيادة كثافة تسجيل المعلومات على الوسائط المغناطيسية مع تقليل حجمها وتقليل وقت الوصول إلى المعلومات. يجري تطوير تقنيات ستتيح ، في المستقبل غير البعيد ، زيادة سعة ذاكرة وسيط قياسي بعدة آلاف من المرات مقارنة بالأجهزة العاملة حاليًا. وعلى المدى الطويل ، من المتوقع ظهور حامل ، حيث ستلعب الذرات الفردية دور الجسيمات المغناطيسية. ونتيجة لذلك ، فإن قدرتها ، وفقًا للمطورين ، ستتجاوز المعايير الحالية بمليارات المرات.

  • مرسوم Vasilevsky Yu. مرجع سابق ص 11 ، 225 ، 227-228 ؛ ليفين ف. المرجع. بواسطة S. 23-24.
  • مانوكوف س. كيف لا تصبح أحمق بطاقة // الشركة. 2009. رقم 27-28. ص 52.
  • Fradkin V. ماضي وحاضر ومستقبل ناقلات المعلومات // سعر الكمبيوتر. 2003. رقم 46.

كان أول وسيط تسجيل مغناطيسي ، والذي تم استخدامه في جهاز بولسن في مطلع القرنين التاسع عشر والعشرين ، عبارة عن سلك فولاذي يصل قطره إلى 1 مم. في بداية القرن العشرين ، تم استخدام شرائح الفولاذ المدرفلة أيضًا لهذه الأغراض. في نفس الوقت (عام 1906) تم إصدار أول براءة اختراع لقرص مغناطيسي. ومع ذلك ، كانت خصائص الجودة لجميع شركات النقل هذه منخفضة للغاية. يكفي أن نقول إن 2500 كيلومتر ، أو حوالي 100 كيلوجرام من الأسلاك ، كانت مطلوبة لإنتاج التسجيل المغناطيسي لمدة 14 ساعة للمحاضرات في المؤتمر الدولي في كوبنهاغن عام 1908.

بدأ استخدام التسجيل المغناطيسي على نطاق واسع في النصف الثاني من عشرينيات القرن الماضي ، عندما تم اختراع شريط مغناطيسي محفور. في البداية ، تم وضع المسحوق المغناطيسي على ركيزة ورقية ، ثم على أسيتات السليلوز ، حتى بدأ استخدام مادة البولي إيثيلين تيريفثاليت (لافسان) عالية القوة كركيزة. كما تم تحسين جودة المسحوق المغناطيسي. على وجه الخصوص ، بدأ استخدام مساحيق أكسيد الحديد مع إضافة الكوبالت ، والمساحيق المغناطيسية المعدنية للحديد وسبائكه ، مما جعل من الممكن زيادة كثافة التسجيل عدة مرات.

في عام 1963 ، طورت Philips ما يسمى بتسجيل الكاسيت ، والذي أتاح استخدام أشرطة مغناطيسية رفيعة جدًا. يبلغ الحد الأقصى لسمك الشريط للأكياس المدمجة 20 ميكرومتر وعرض 3.81 مم. في أواخر السبعينيات. ظهرت شرائط صغيرة بقياس 50 × 33 × 8 ملم ، وفي منتصف الثمانينيات. - كاسيتات بيكو - أقل بثلاث مرات من الكاسيتات الدقيقة.

منذ أوائل الستينيات. تستخدم الأقراص المغناطيسية على نطاق واسع ، بشكل أساسي في أجهزة تخزين الكمبيوتر. القرص المغناطيسي عبارة عن قرص من الألومنيوم أو البلاستيك بقطر 30 إلى 350 مم ، ومغطى بطبقة عمل من المسحوق المغناطيسي بسمك عدة ميكرونات. في محرك الأقراص ، كما هو الحال في مسجل الشريط ، يتم تسجيل المعلومات باستخدام رأس مغناطيسي ، ليس فقط على طول الشريط ، ولكن على مسارات مغناطيسية متحدة المركز موجودة على سطح قرص دوار ، عادةً على كلا الجانبين. الأقراص المغناطيسية صلبة ومرنة وقابلة للإزالة ومدمجة في الكمبيوتر الشخصي. خصائصها الرئيسية هي: القدرة على المعلومات ، ووقت الوصول إلى المعلومات وسرعة القراءة على التوالي.

يتم دمج الأقراص المغناطيسية المصنوعة من الألومنيوم - الأقراص الصلبة (Winchester) غير القابلة للإزالة - هيكليًا في جهاز كمبيوتر في كتلة واحدة مع محرك أقراص. يتم ترتيبها في حزم (مداخن) من 4 إلى 16 قطعة. تتم كتابة البيانات على قرص مغناطيسي صلب ، بالإضافة إلى قراءتها ، بسرعات تصل إلى 7200 دورة في الدقيقة. تصل سعة القرص إلى أكثر من 9 جيجا بايت. هذه الوسائط مخصصة للتخزين الدائم للمعلومات التي يتم استخدامها عند العمل مع جهاز كمبيوتر (برنامج النظام ، حزم التطبيقات ، إلخ).

الأقراص البلاستيكية المغناطيسية المرنة (الأقراص المرنة ، من القرص المرن الإنجليزي - المعلق المجاني) مصنوعة من البلاستيك المرن (lavsan) ويتم وضعها واحدة تلو الأخرى في علب بلاستيكية خاصة. تسمى خرطوشة القرص المرن بالقرص المرن. أكثر الأقراص المرنة شيوعًا هي 3.5 و 5.25 بوصات. عادة ما تكون سعة قرص مرن واحد من 1.0 إلى 2.0 ميغا بايت. ومع ذلك ، فقد تم بالفعل تطوير قرص مرن مقاس 3.5 بوصة بسعة 120 ميجابايت. بالإضافة إلى ذلك ، توجد أقراص مرنة مصممة للعمل في ظروف زيادة الغبار والرطوبة.

إن ما يسمى بالبطاقات البلاستيكية ، وهي أجهزة تستخدم لطريقة مغناطيسية لتخزين المعلومات وإدارة البيانات ، قد وجدت تطبيقًا واسعًا ، وبشكل أساسي في الأنظمة المصرفية. وهما نوعان: بسيط وذكي. في البطاقات البسيطة ، لا يوجد سوى ذاكرة مغناطيسية تسمح لك بإدخال البيانات وتغييرها. في البطاقات الذكية ، والتي تسمى أحيانًا البطاقات الذكية (من الإنجليزية الذكية - الذكية) ، بالإضافة إلى الذاكرة ، يوجد أيضًا معالج دقيق مدمج. يجعل من الممكن إجراء الحسابات اللازمة ويجعل البطاقات البلاستيكية متعددة الوظائف.

وتجدر الإشارة إلى أنه بالإضافة إلى المغناطيسية ، هناك طرق أخرى لتسجيل المعلومات على البطاقة: التسجيل الرسومي ، والنقش (البثق الميكانيكي) ، والترميز الشريطي ، ومنذ عام 1981 - أيضًا التسجيل بالليزر (على بطاقة ليزر خاصة تسمح لك لتخزين كمية كبيرة من المعلومات ، لكنها لا تزال باهظة الثمن).

لتسجيل الصوت في أجهزة تسجيل الصوت الرقمية ، على وجه الخصوص ، يتم استخدام البطاقات المصغرة ، التي تشبه الأقراص المرنة بحجم ذاكرة 2 أو 4 ميجا بايت وتوفر التسجيل لمدة ساعة واحدة.

حاليًا ، يتم تصنيف وسائط التسجيل المغناطيسية الملموسة:

حسب الشكل والحجم الهندسيين (شكل شريط ، قرص ، بطاقة ، إلخ) ؛

بواسطة الهيكل الداخلي للناقلات (طبقتان أو أكثر من مواد مختلفة) ؛

بواسطة طريقة التسجيل المغناطيسي (وسائط للتسجيل الطولي والعمودي) ؛

حسب نوع الإشارة المسجلة (للتسجيل المباشر للإشارات التناظرية ، وللتسجيل بالتشكيل ، وللتسجيل الرقمي).

يتم تحسين التقنيات وناقلات المواد للتسجيل المغناطيسي باستمرار. على وجه الخصوص ، هناك اتجاه نحو زيادة كثافة تسجيل المعلومات على الأقراص المغناطيسية مع تقليل حجمها وانخفاض متوسط ​​وقت الوصول إلى المعلومات.

حامل المعلومات (ناقل المعلومات) - أي كائن مادي يستخدمه شخص ما لتخزين المعلومات. يمكن أن يكون هذا ، على سبيل المثال ، الحجر ، والخشب ، والورق ، والمعادن ، والبلاستيك ، والسيليكون (وأنواع أخرى من أشباه الموصلات) ، وشريطًا بطبقة ممغنطة (في بكرات وأشرطة) ، ومواد فوتوغرافية ، وبلاستيك ذات خصائص خاصة (على سبيل المثال ، في أقراص ضوئية) وما إلى ذلك ، إلخ.

يمكن أن يكون ناقل المعلومات أي كائن يمكن من خلاله قراءة (قراءة) المعلومات المتوفرة عليه.

تستخدم ناقلات المعلومات من أجل:

  • السجلات.
  • تخزين؛
  • قراءة؛
  • نقل (توزيع) المعلومات.

في كثير من الأحيان ، يتم وضع حامل المعلومات نفسه في غلاف واقٍ ، مما يزيد من سلامته ، وبالتالي موثوقية تخزين المعلومات (على سبيل المثال ، يتم وضع الأوراق الورقية في غلاف ، ويتم وضع شريحة ذاكرة في البلاستيك (البطاقة الذكية) ، يتم وضع شريط مغناطيسي في علبة ، وما إلى ذلك) ...

تشمل الوسائط الإلكترونية وسائط لمرة واحدة أو لإعادة التسجيل (عادة رقمية) بطريقة كهربائية:

  • الأقراص الضوئية (CD-ROM ، DVD-ROM ، قرص Blu-ray) ؛
  • أشباه الموصلات (ذاكرة فلاش ، أقراص مرنة ، إلخ) ؛
  • الأقراص المضغوطة (CD - قرص مضغوط ، قرص مضغوط) ، يمكنها تخزين ما يصل إلى 700 ميجابايت من المعلومات ؛
  • أقراص DVD (DVD - قرص رقمي متعدد الاستخدامات ، قرص رقمي متعدد الاستخدامات) ، والتي تتمتع بسعة معلومات أكبر بكثير (4.7 جيجابايت) ، نظرًا لأن المسارات الضوئية عليها أرق وأكثر كثافة ؛
  • أقراص HR DVD و Blu-ray ، والتي تكون سعة المعلومات فيها أعلى من 3 إلى 5 مرات من أقراص DVD ، بسبب استخدام الليزر الأزرق بطول موجة 405 نانومتر.

تتمتع الوسائط الإلكترونية بمزايا كبيرة مقارنة بالوسائط الورقية (الأوراق ، الصحف ، المجلات):

  • من خلال حجم (حجم) المعلومات المخزنة ؛
  • حسب تكلفة وحدة التخزين ؛
  • كفاءة وكفاءة توفير المعلومات ذات الصلة (المخصصة للتخزين قصير الأجل) ؛
  • إذا أمكن ، توفير المعلومات بشكل مناسب للمستهلك (التنسيق والفرز).

هناك أيضًا عيوب:

  • هشاشة القراء.
  • الوزن (الكتلة) (في بعض الحالات) ؛
  • الاعتماد على إمدادات الطاقة ؛
  • الحاجة إلى قارئ / كاتب لكل نوع وشكل من الوسائط.

محرك الأقراص الصلبة (الممغنطة) ، HDD ، HMDD) ، القرص الصلب هو جهاز تخزين (جهاز تخزين المعلومات) يعتمد على مبدأ التسجيل المغناطيسي. إنه جهاز تخزين البيانات الرئيسي في معظم أجهزة الكمبيوتر.

على عكس القرص "المرن" (القرص المرن) ، يتم تسجيل المعلومات الموجودة في محرك الأقراص الثابتة على ألواح صلبة مغطاة بطبقة من المواد المغناطيسية - الأقراص المغناطيسية. يستخدم محرك الأقراص الثابتة لوحة واحدة أو أكثر على محور واحد. لا تلمس رؤوس القراءة في وضع التشغيل سطح اللوحات بسبب الطبقة البينية لتدفق الهواء الوارد المتكون على السطح أثناء الدوران السريع. المسافة بين الرأس والقرص هي عدة نانومتر (في الأقراص الحديثة حوالي 10 نانومتر) ، ويضمن عدم وجود اتصال ميكانيكي عمر خدمة طويل للجهاز. في حالة عدم وجود دوران للأقراص ، توجد الرؤوس عند محور الدوران أو خارج القرص في منطقة آمنة ("وقوف السيارات") ، حيث يتم استبعاد اتصالها غير الطبيعي بسطح الأقراص.

أيضًا ، على عكس القرص المرن ، عادةً ما يتم دمج وسيط التخزين مع محرك الأقراص ومحرك الأقراص ووحدة الإلكترونيات. غالبًا ما تستخدم محركات الأقراص الثابتة هذه كوسائط تخزين غير قابلة للإزالة.

تعد الأقراص الضوئية (الليزرية) حاليًا أكثر وسائط التخزين شيوعًا. يستخدمون المبدأ البصري لتسجيل المعلومات وقراءتها باستخدام شعاع الليزر.

يمكن أن تكون أقراص DVD ذات طبقة مزدوجة (سعة 8.5 جيجا بايت) ، مع وجود سطح عاكس للطبقتين يحمل المعلومات. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن مضاعفة سعة المعلومات الخاصة بأقراص DVD (حتى 17 جيجا بايت) ، حيث يمكن تسجيل المعلومات على كلا الجانبين.

هناك ثلاثة أنواع من محركات الأقراص الضوئية:

  • دون القدرة على الكتابة - CD-ROM و DVD-ROM (ROM - ذاكرة للقراءة فقط ، ذاكرة للقراءة فقط). تحتوي الأقراص المضغوطة وأقراص DVD-ROM على المعلومات التي تم تسجيلها عليها أثناء عملية التصنيع. كتابة معلومات جديدة لهم أمر مستحيل ؛
  • الكتابة مرة واحدة وقراءة متعددة - CD-R و DVD ± R (R - قابل للتسجيل). يمكن تسجيل المعلومات على أقراص CD-R و DVD ± R ، ولكن مرة واحدة فقط ؛
  • قابل لإعادة الكتابة - CD-RW و DVD ± RW (RW - قابل لإعادة الكتابة). على أقراص CD-RW و DVD ± RW ، يمكن تسجيل المعلومات ومسحها عدة مرات.

الميزات الرئيسية لمحركات الأقراص الضوئية:

  • سعة القرص (CD - حتى 700 ميجا بايت ، DVD - حتى 17 جيجا بايت)
  • سرعة نقل البيانات من الناقل إلى ذاكرة الوصول العشوائي - تقاس بأجزاء هي مضاعفات سرعة 150 كيلو بايت / ثانية لمحركات الأقراص المضغوطة ؛
  • وقت الوصول - الوقت المطلوب للبحث عن معلومات على القرص ، يُقاس بالمللي ثانية (للقرص المضغوط 80-400 مللي ثانية).

حاليًا ، تُستخدم محركات الأقراص المضغوطة بسرعة 52x على نطاق واسع - تصل إلى 7.8 ميجابايت / ثانية. يتم نسخ أقراص CD-RW بسرعة أقل (على سبيل المثال ، 32x). لذلك ، يتم تمييز محركات الأقراص المضغوطة بثلاثة أرقام "سرعة القراءة x سرعة الكتابة CD-R x سرعة الكتابة CD-RW" (على سبيل المثال ، "52x52x32").
يتم أيضًا تمييز محركات أقراص DVD بثلاثة أرقام (على سبيل المثال ، "16x8x6").

وفقًا لقواعد التخزين (التخزين في الحالات في وضع عمودي) والتشغيل (دون التسبب في الخدوش والأوساخ) ، يمكن للوسائط الضوئية تخزين المعلومات لعشرات السنين.

ذاكرة الفلاش - تشير إلى أشباه الموصلات للذاكرة القابلة للبرمجة كهربائيًا (EEPROM). نظرًا للحلول التقنية والتكلفة المنخفضة والحجم الكبير واستهلاك الطاقة المنخفض وسرعة التشغيل العالية والاكتناز والقوة الميكانيكية ، يتم تضمين ذاكرة الفلاش في الأجهزة المحمولة الرقمية ووسائط التخزين. الميزة الرئيسية لهذا الجهاز أنه غير متطاير ولا يحتاج إلى كهرباء لتخزين البيانات. يمكن قراءة جميع المعلومات المخزنة في ذاكرة الفلاش لعدد لا نهائي من المرات ، ولكن عدد دورات الكتابة الكاملة ، للأسف ، محدود.

ذاكرة الفلاش لها مزاياها أمام محركات الأقراص الأخرى (محركات الأقراص الثابتة ومحركات الأقراص الضوئية)، وأوجه القصور الخاصة به ، والتي يمكنك التعرف عليها من الجدول أدناه.

نوع القيادة مزايا سلبيات
HDD كمية كبيرة من المعلومات المخزنة. سرعة عالية في العمل. تخزين البيانات بسعر رخيص (لكل 1 ميغا بايت) أبعاد كبيرة. حساسية الاهتزاز. ضوضاء. التشتت الحراري
الأقراص الضوئية راحة النقل. رخص تخزين المعلومات. إمكانية النسخ المتماثل حجم صغير. أنت بحاجة إلى قارئ. قيود على العمليات (القراءة والكتابة). سرعة العمل المنخفضة. حساسية الاهتزاز. ضوضاء
ذاكرة متنقله سرعة عالية في الوصول إلى البيانات. استهلاك اقتصادي للطاقة. مقاومة الاهتزاز. سهولة الاتصال بجهاز الكمبيوتر. أبعاد مدمجة عدد محدود من دورات الكتابة

ظهرت الحاجة إلى تخزين أي معلومات في البشر في عصور ما قبل التاريخ ، ومن الأمثلة الحية على ذلك الفن الصخري ، الذي نجا حتى يومنا هذا. يمكن تسمية المنحوتات الصخرية بحق أكثر وسائط التخزين ديمومة في الوقت الحالي ، على الرغم من وجود بعض الصعوبات في قابلية النقل وسهولة الاستخدام. مع ظهور أجهزة الكمبيوتر (وأجهزة الكمبيوتر على وجه الخصوص) ، أصبح تطوير وسائط التخزين الواسعة وسهلة الاستخدام أمرًا مهمًا بشكل خاص.

حاملات الورق

استخدمت أجهزة الكمبيوتر الأولى بطاقات مثقبة وشريطًا ورقيًا مثقوبًا ملفوفًا على مكبات ، تسمى الشريط المثقوب. كانت أسلافها عبارة عن أنوال آلية ، ولا سيما آلة Jacquard ، التي تم إنشاء النسخة النهائية منها بواسطة المخترع (الذي سميت باسمه) في عام 1808.تم استخدام الألواح المثقبة لأتمتة عملية تغذية الفتيل:

البطاقات المثقبة هي بطاقات من الورق المقوى تستخدم طريقة مماثلة. كان هناك العديد من الأنواع ، مع الثقوب ، والتي كانت مسؤولة عن "1" في الشفرة الثنائية ، والنصية. الأكثر شيوعًا كان تنسيق IBM: كان حجم الخريطة 187 × 83 ملم ، وكانت المعلومات الموجودة فيه موجودة في 12 سطرًا و 80 عمودًا. بالمصطلحات الحديثة ، تحتوي بطاقة مثقبة واحدة على 120 بايت من المعلومات. لإدخال المعلومات ، يجب تقديم البطاقات المثقوبة في تسلسل محدد.

يستخدم الشريط المثقوب نفس المبدأ. يتم تخزين المعلومات عليها في شكل ثقوب. عملت أجهزة الكمبيوتر الأولى ، التي تم إنشاؤها في الأربعينيات من القرن الماضي ، مع البيانات التي تم إدخالها باستخدام شريط مثقوب في الوقت الفعلي ، واستخدمت نوعًا من ذاكرة الوصول العشوائي ، باستخدام أنابيب أشعة الكاثود بشكل أساسي. تم استخدام الوسائط الورقية بنشاط في 20-50s ، وبعد ذلك بدأ استبدالها تدريجيًا بوسائط مغناطيسية.

الوسائط المغناطيسية

في الخمسينيات من القرن الماضي ، بدأ التطور النشط للحوامل المغناطيسية. تم أخذ ظاهرة الكهرومغناطيسية (تكوين مجال مغناطيسي في موصل عند مرور تيار من خلاله) كأساس. يتكون الحامل المغناطيسي من سطح مطلي بالمغناطيسية الحديدية ورأس للقراءة / الكتابة (قلب الجرح). يتدفق التيار عبر الملف ، ويظهر مجال مغناطيسي لقطبية معينة (حسب اتجاه التيار). يعمل المجال المغناطيسي على المغناطيس الحديدي ويتم استقطاب الجسيمات المغناطيسية الموجودة فيه في اتجاه المجال وتنتج مغنطة متبقية. لكتابة البيانات إلى مناطق مختلفة ، يتم تطبيق مجال مغناطيسي لقطبية مختلفة ، وعند قراءة البيانات ، يتم تسجيل المناطق التي يتغير فيها اتجاه المغنطة المتبقية للمغناطيس الحديدي. كانت أولى هذه الوسائط عبارة عن براميل مغناطيسية: أسطوانات معدنية كبيرة مطلية بمغناطيس حديدي. تم تثبيت رؤوس القراءة حولهم.

بعد ذلك ، ظهر محرك أقراص ثابت في عام 1956 ، كان 305 RAMAC من شركة IBM ، والتي تتكون من 50 قرصًا بقطر 60 سم ، وكان حجمها مشابهًا لثلاجة كبيرة من التنسيق الحديث جنبًا إلى جنب ووزنها أقل بقليل من طن. كان حجمه لا يصدق لتلك الأوقات 5 ميغا بايت. يتحرك الرأس بحرية فوق سطح القرص وكانت سرعة التشغيل أعلى من سرعة البراميل المغناطيسية.تحميل 305 RAMAC بالطائرة:

بدأ الحجم في التوسع بسرعة ، وفي أواخر الستينيات من القرن الماضي ، أصدرت شركة IBM محركًا مزدوجًا عالي السرعة ، سعة 30 ميجابايت. عمل المصنعون بجد لتقليل الحجم وبحلول عام 1980 أصبح القرص الصلب بحجم محرك أقراص 5.25 بوصة. منذ ذلك الوقت ، خضع التصميم والتكنولوجيا والحجم والكثافة والأبعاد لتغييرات هائلة وأصبحت عوامل الشكل الأكثر شيوعًا 3.5 و 2.5 بوصة و 1.8 بوصة على الأقل ، ووصلت الأحجام بالفعل إلى عشرة تيرابايت على ناقل واحد.

لبعض الوقت ، تم استخدام تنسيق IBM Microdrive أيضًا ، والذي كان عبارة عن محرك أقراص ثابت مصغر في عامل الشكل لبطاقة ذاكرة CompactFlash. النوع الثاني. صدر في عام 2003 ، وبيعت في وقت لاحق لشركة هيتاشي.

في موازاة ذلك ، تم تطوير شريط مغناطيسي. ظهر مع إصدار أول كمبيوتر تجاري أمريكي UNIVAC I في عام 1951. مرة أخرى ، حاولت شركة IBM بذل قصارى جهدها. كان الشريط المغناطيسي عبارة عن شريط بلاستيكي رقيق مع طلاء حساس مغناطيسيًا. تم استخدامه في مجموعة متنوعة من عوامل الشكل منذ ذلك الحين.

من البكرات وخراطيش الأشرطة إلى الكاسيت المضغوط وأشرطة VHS. تم استخدامها في أجهزة الكمبيوتر من السبعينيات إلى التسعينيات (بالفعل بكميات أقل بكثير). غالبًا ما يتم استخدام مسجل شريط إضافي كوسيط خارجي لجهاز الكمبيوتر.

لا تزال محركات الأشرطة التي تسمى Streamers مستخدمة اليوم ، بشكل أساسي في الصناعة والأعمال التجارية الكبيرة. في الوقت الحالي ، يتم استخدام بكرات المعيار. فتح الشريط الخطي (LTO) ، وتم تسجيل الرقم القياسي هذا العامIBM و FujiFilm ، بعد أن تمكنت من كتابة 154 تيرابايت من المعلومات على بكرة قياسية. كان الرقم القياسي السابق 2.5 تيرابايت ، LTO 2012.

نوع آخر من الوسائط الممغنطة هو الأقراص المرنة أو الأقراص المرنة. هنا يتم وضع طبقة من المغناطيس الحديدي على قاعدة مرنة وخفيفة الوزن وتوضع في علبة بلاستيكية. كانت هذه الوسائط سهلة التصنيع وغير مكلفة. كان للقرص المرن الأول عامل شكل 8 بوصات وظهر في أواخر الستينيات. الخالق هو مرة أخرى IBM. بحلول عام 1975 ، وصلت السعة إلى 1 ميغا بايت. على الرغم من أن شعبية القرص المرن اكتسبت بفضل المهاجرين من شركة IBM ، الذين أسسوا شركتهم الخاصة أصدرت Shugart Associates أيضًا قرصًا مرنًا بحجم 5.25 بوصة في عام 1976 بسعة 110 كيلوبايت.بحلول عام 1984 ، كانت السعة بالفعل 1.2 ميجا بايت ، واندفعت سوني مقدمًا بعامل شكل 3.5 بوصة أكثر إحكاما. لا يزال من الممكن العثور على هذه الأقراص المرنة في العديد من المنازل.

أصدرت Iomega خراطيش القرص المغناطيسي Bernoulli Box في الثمانينيات ، بسعة 10 و 20 ميجابايت ، وفي عام 1994 - ما يسمىحجم Zip 3.5 بوصة بحجم 100 ميغا بايت ، حتى نهاية التسعينيات ، تم استخدامها بنشاط كبير ، لكنها كانت صعبة للغاية للتنافس مع الأقراص المضغوطة.

الإعلام المرئي

تكون الوسائط الضوئية على شكل قرص وتتم قراءتها باستخدام الإشعاع الضوئي ، وعادةً ما يكون الليزر. يتم توجيه شعاع الليزر إلى طبقة خاصة وينعكس منها. عند الانعكاس ، يتم تعديل الحزمة بواسطة أصغر الشقوق على طبقة خاصة ؛ أثناء تسجيل وفك تشفير هذه التغييرات ، يتم استعادة المعلومات المسجلة على القرص. طور David Paul Gregg أول تقنية تسجيل ضوئي باستخدام وسائط إرسال الضوء في عام 1958 وحصلت على براءة اختراع في عامي 1961 و 1990 ، وفي عام 1969 ابتكرت Philips ما يسمى بـ LaserDisc ، والذي ينعكس فيه الضوء. تم عرض LaserDisc لأول مرة للجمهور في عام 1972 وتم طرحه للبيع في عام 1978. وكان مشابهًا في الحجم لأسطوانات الفينيل وكان مخصصًا للأفلام.

في السبعينيات ، بدأ تطوير الوسائط الضوئية الجديدة ، ونتيجة لذلك قدمت Philips و Sony تنسيق CD (قرص مضغوط) في عام 1980 ، والذي تم عرضه لأول مرة في عام 1980. تم بيع الأقراص المدمجة والمعدات في عام 1982. استخدم في الأصل للتسجيل الصوتي ، واستغرق ما يصل إلى 74 دقيقة. في عام 1984 ، قامت Philips و Sony بإنشاء معيار CD-ROM (قرص مضغوط للقراءة فقط الذاكرة) لجميع أنواع البيانات. كان حجم القرص 650 ميغا بايت ، فيما بعد - 700 ميغا بايت. تم إصدار الأقراص الأولى التي يمكن تسجيلها في المنزل وليس في المصنع في عام 1988 وكانت تسمى CD-R (قرص مضغوط قابل للتسجيل) وظهرت أقراص CD-RW ، التي تسمح بإعادة كتابة البيانات المتعددة على قرص ، بالفعل في عام 1997.

لم يتغير عامل الشكل ، وزادت كثافة التسجيل. في عام 1996 ، ظهر تنسيق DVD (قرص رقمي متعدد الاستخدامات) ، والذي كان له نفس الشكل والقطر البالغ 12 سم ، وحجمه 4.7 جيجا بايت أو 8.5 جيجا بايت للطبقة المزدوجة. للعمل مع أقراص DVD ، تم إصدار محركات الأقراص المقابلة ، متوافقة مع الإصدارات السابقة مع الأقراص المضغوطة. تم إصدار العديد من معايير DVD في السنوات التالية.

في عام 2002 ، تم تقديم تنسيقين مختلفين وغير متوافقين من الجيل التالي للقرص البصري للعالم: HD DVD و Blu-ray Disc (BD). في كلتا الحالتين ، يتم استخدام ليزر أزرق بطول موجة 405 نانومتر لكتابة وقراءة البيانات ، مما يجعل من الممكن زيادة الكثافة. يمكن لـ HD DVD تخزين 15 جيجابايت أو 30 جيجابايت أو 45 جيجابايت (طبقة واحدة أو طبقتين أو ثلاث طبقات) و Blu-ray 25 و 50 و 100 و 128 جيجابايت. أصبح هذا الأخير أكثر شعبية وفي عام 2008 تخلت Toshiba (أحد المبدعين) عن HD DVD.

وسائط أشباه الموصلات

في عام 1984 ، قدمت توشيبا وسائط أشباه الموصلات تسمى ذاكرة فلاش NAND ، والتي أصبحت شائعة بعد عقد من اختراعها. تم اقتراح البديل الثاني لـ NOR من قبل Intel في عام 1988 ويستخدم لتخزين أكواد البرامج مثل BIOS. تُستخدم NAND الآن في بطاقات الذاكرة ومحركات الأقراص المحمولة ومحركات أقراص الحالة الصلبة ومحركات الأقراص الصلبة الهجينة.

تتيح لك تقنية NAND إنشاء شرائح ذات كثافة تسجيل عالية ، فهي مضغوطة ، وتستهلك طاقة أقل للاستخدام ولديها سرعة تشغيل أعلى (مقارنة بمحركات الأقراص الثابتة). العيب الرئيسي في الوقت الحالي هو التكلفة العالية إلى حد ما.

سحابة التخزين

مع تطور الشبكة العالمية ، وزيادة السرعات والإنترنت عبر الهاتف المحمول ، ظهرت العديد من وحدات التخزين السحابية ، حيث يتم تخزين البيانات على خوادم متعددة موزعة عبر الشبكة. يتم تخزين البيانات ومعالجتها في ما يسمى الافتراضيةالسحابة ويمكن للمستخدم الوصول إليها إذا كان هناك وصول إلى الإنترنت. ماديًا ، يمكن تحديد موقع الخوادم عن بُعد من بعضها البعض. هناك خدمات متخصصة مثل Dropbox وخيارات من شركات البرامج أو الأجهزة. تمتلك Microsoft OneDrive (SkyDrive سابقًا) و Apple's iCloud و Google Drive وما إلى ذلك.


محركات الأقراص المرنة: مبدأ التشغيل ، المواصفات ، المكونات الرئيسية. محركات الأقراص الصلبة: عوامل الشكل ، مبدأ التشغيل ، الأنواع ، الخصائص الرئيسية ، طرق التشغيل. تكوين وتنسيق الأقراص الممغنطة. مرافق لصيانة الأقراص الممغنطة الصلبة. الهيكل المنطقي وشكل الأقراص الممغنطة الضوئية والمضغوطة. CD-R (RW) ، DVD-R (RW) ، محركات ZIP: مبدأ التشغيل ، المكونات الرئيسية ، الخصائص التقنية. محركات أقراص مغناطيسية ضوئية ، وأجهزة بث ، ومحركات أقراص فلاش. مراجعة أهم النماذج الحديثة.

يجب أن يعرف الطالب:

مبدأ التشغيل والمكونات الرئيسية لمحرك الأقراص FDD ؛

خصائص وأنماط تشغيل محرك الأقراص الثابتة ؛

مبدأ تشغيل محركات الأقراص الممغنطة الضوئية والأقراص المدمجة ؛

تنسيقات الأقراص الضوئية والمغناطيسية الضوئية ؛

يجب أن يكون الطالب قادراً على:

تسجيل المعلومات على وسائل الإعلام المختلفة ؛

استخدام برامج صيانة القرص الصلب ؛

تحديد الخصائص الرئيسية لمحركات الأقراص ؛

أهداف الدرس:

لتعريف الطلاب بالمكونات الرئيسية لأجهزة تخزين المعلومات.

افحص أنواع وسائط التخزين وخصائصها.

تعليم ثقافة المعلومات لدى الطلاب والانتباه والدقة والانضباط والمثابرة.

تنمية الاهتمامات المعرفية ، ومهارات ضبط النفس ، والقدرة على تدوين الملاحظات.

مسار الدرس:

الجزء النظري.

تخزين البيانات على وسائط مغناطيسية

تقوم جميع أجهزة الكمبيوتر الشخصية تقريبًا بتخزين المعلومات على وسائط تستخدم مبادئ مغناطيسية أو بصرية. يقود التخزين المغناطيسي البيانات الثنائية إلى جزيئات معدنية ممغنطة صغيرة "منقوشة" على قرص أو شريط مسطح. يمكن بعد ذلك فك هذا "النمط" المغناطيسي في تدفق بيانات ثنائي.

تعتمد الوسائط المغناطيسية - محركات الأقراص الثابتة ومحركات الأقراص المرنة - على الكهرومغناطيسية. يكمن جوهرها في حقيقة أنه عندما يمر تيار كهربائي عبر موصل ، يتشكل مجال مغناطيسي حوله (الشكل 1). يعمل هذا المجال على المادة المغناطيسية المحاصرة فيه. عندما يتغير اتجاه التيار ، تتغير أيضًا قطبية المجال المغناطيسي. تُستخدم ظاهرة الكهرومغناطيسية في المحركات الكهربائية لتوليد قوى تعمل على المغناطيسات المثبتة على عمود دوار.

ومع ذلك ، هناك أيضًا تأثير معاكس: ينشأ تيار كهربائي في موصل يتعرض لمجال مغناطيسي متناوب. عندما تتغير قطبية المجال المغناطيسي ، يتغير أيضًا اتجاه التيار الكهربائي (الشكل 2).

يتكون رأس القراءة / الكتابة في أي محرك أقراص من قلب مغناطيسي مغناطيسي على شكل حرف U وملف (ملفوف) ملفوف حوله ، والذي يمكن أن يتدفق من خلاله تيار كهربائي. عندما يمر التيار عبر الملف ، يتم إنشاء مجال مغناطيسي في قلب الرأس (الدائرة المغناطيسية) (الشكل 3). عندما يتم تبديل اتجاه التيار المتدفق ، تتغير أيضًا قطبية المجال المغناطيسي. في جوهرها ، الرؤوس عبارة عن مغناطيسات كهربائية ، يمكن تغيير قطبيتها بسرعة كبيرة عن طريق تبديل اتجاه التيار الكهربائي المار.

أرز. 1. عندما يمر تيار عبر موصل ، يتشكل مجال مغناطيسي حوله

أرز. 2. عندما يتم نقل موصل في مجال مغناطيسي ، يتم توليد تيار كهربائي فيه

أرز. 3. قراءة / كتابة الرأس

ينتشر المجال المغناطيسي في القلب جزئيًا في الفضاء المحيط بسبب وجود فجوة "مقطوعة" في قاعدة الحرف U. يتم تحديد المجال المغناطيسي فيه ، لأن هذه المواد لها مقاومة مغناطيسية أقل من الهواء ... يتم إغلاق التدفق المغناطيسي الذي يعبر الفجوة من خلال الناقل ، مما يؤدي إلى استقطاب جسيماتها المغناطيسية (المجالات) في اتجاه عمل المجال. يعتمد اتجاه المجال وبالتالي المغنطة المتبقية للحامل على قطبية المجال الكهربائي في ملف الرأس.

عادة ما تصنع الأقراص المغناطيسية المرنة على lavsan ، وتصنع الأقراص الصلبة على ركيزة من الألومنيوم أو الزجاج ، حيث يتم وضع طبقة من المواد المغناطيسية الحديدية. تتكون طبقة العمل بشكل أساسي من أكسيد الحديد مع إضافات مختلفة. المجالات المغناطيسية التي تم إنشاؤها بواسطة المجالات الفردية على قرص نظيف موجهة بشكل عشوائي وتعوض بشكل متبادل عن أي منطقة ممتدة (عيانية) من سطح القرص ، وبالتالي فإن مغنطتها المتبقية تساوي صفرًا.

إذا تعرض جزء من سطح القرص إلى مجال مغناطيسي أثناء سحبه بالقرب من فجوة الرأس ، فإن المجالات تتماشى في اتجاه معين ولم تعد المجالات المغناطيسية تلغي بعضها البعض. نتيجة لذلك ، تظهر مغنطة متبقية في هذه المنطقة ، والتي يمكن اكتشافها لاحقًا. من الناحية العلمية ، يمكننا القول: إن التدفق المغناطيسي المتبقي المتكون من منطقة معينة من سطح القرص يصبح غير صفري.

قراءة / كتابة تصاميم الرأس

مع تطور التكنولوجيا لإنتاج محركات الأقراص ، تم أيضًا تحسين تصميمات رؤوس القراءة / الكتابة. كانت الرؤوس الأولى عبارة عن قلب جرح (مغناطيس كهربائي). وفقًا للمعايير الحديثة ، كانت أبعادها هائلة ، وكانت كثافة التسجيل منخفضة للغاية. على مر السنين ، قطعت تصميمات الرأس شوطًا طويلاً من الرؤوس الأولى ذات النوى الفريتية إلى الأنواع الحديثة.

الرؤوس الأكثر استخدامًا هي من الأنواع الأربعة التالية:

ü الفريت

ü مع وجود المعدن في الفجوة (MIG) ؛

ü طبقة رقيقة (TF) ؛

ü المقاومة المغناطيسية (MR) ؛

ü مقاومة مغناطيسية عملاقة (GMR).

· رؤوس الفريت

تم استخدام رؤوس الفريت الكلاسيكية لأول مرة في محرك Winchester 30-30 الخاص بشركة IBM. صُنعت قلوبهم على أساس الفريت المضغوط (على أساس أكسيد الحديد). يحدث المجال المغناطيسي في الفجوة عندما يتدفق تيار كهربائي عبر الملف. في المقابل ، مع التغيرات في شدة المجال المغناطيسي بالقرب من الفجوة في الملف ، يتم إحداث قوة دافعة كهربائية. وبالتالي ، فإن الرأس متعدد الاستخدامات ، أي. يمكن استخدامها للكتابة والقراءة. أبعاد ووزن رؤوس الفريت أكبر من تلك ذات الأغشية الرقيقة ؛ لذلك ، من أجل منع الاتصال غير المرغوب فيه مع أسطح الأقراص ، من الضروري زيادة الفجوة.

أثناء وجود رؤوس الفريت ، تم تحسين تصميمها الأصلي (الأحادي) بشكل كبير. على وجه الخصوص ، تم تطوير ما يسمى برؤوس الفريت الزجاجي (المركبة) ، والتي تم تركيب نواة صغيرة من الفريت في جسم خزفي. عرض النواة والفجوة المغناطيسية لهذه الرؤوس أصغر ، مما يسمح بزيادة كثافة مسارات التسجيل. بالإضافة إلى ذلك ، يتم تقليل حساسيتها للتداخل المغناطيسي الخارجي.

· الرؤوس مع المعدن في الفجوة

رؤوس المعادن في الفجوة (MIG) هي نتيجة التحسينات في تصميم رأس الفريت المركب. في مثل هذه الرؤوس ، تمتلئ الفجوة المغناطيسية الموجودة في الجزء الخلفي من القلب بالمعدن. نتيجة لذلك ، يتم تقليل ميل المادة الأساسية إلى التشبع المغناطيسي بشكل كبير ، مما يجعل من الممكن زيادة الحث المغناطيسي في فجوة العمل ، وبالتالي الكتابة إلى القرص بكثافة أعلى. بالإضافة إلى ذلك ، فإن تدرج المجال المغناطيسي الناتج عن الرأس مع وجود المعدن في الفجوة أعلى ، مما يعني أن المناطق الممغنطة ذات الحدود الأكثر وضوحًا تتشكل على سطح القرص (يتناقص عرض مناطق انعكاس الإشارة).

تسمح هذه الرؤوس باستخدام الوسائط بقوة قسرية عالية وطبقة عمل من الأغشية الرقيقة. من خلال تقليل الوزن الكلي وتحسين التصميم ، يمكن وضع هذه الرؤوس بالقرب من سطح الناقل.

الرؤوس مع المعدن في الفجوة من نوعين: من جانب واحد ومن جانبين (أي مع فجوة واحدة واثنتين ممعدنة). في الرؤوس أحادية الجانب ، توجد الطبقة البينية المغناطيسية فقط في الفجوة الخلفية (غير العاملة) ، وفي الرأسين على الوجهين ، في كليهما. يتم تطبيق طبقة من المعدن عن طريق الترسيب بالفراغ. يبلغ تحريض التشبع للسبائك المغناطيسية ضعف مثيله في الفريت ، والذي ، كما لوحظ بالفعل ، يسمح بالتسجيل على الوسائط بقوة قسرية عالية ، والتي تُستخدم في محركات الأقراص عالية السعة. الرؤوس العكسية أفضل من الرؤوس الأحادية في هذا الصدد.

· رؤوس رقيقة

يتم تصنيع رؤوس الأغشية الرقيقة (TF) باستخدام نفس تقنية الدوائر المتكاملة تقريبًا ، أي عن طريق الليثوغرافيا الضوئية. يمكن "طباعة" عدة آلاف من الرؤوس على ركيزة واحدة في وقت واحد ، وهي صغيرة وخفيفة نتيجة لذلك.

يمكن جعل فجوة العمل في رؤوس الأغشية الرقيقة ضيقة للغاية ، ويتم تعديل عرضها أثناء الإنتاج عن طريق بناء طبقات إضافية من سبائك الألومنيوم غير المغناطيسية. يملأ الألمنيوم فجوة العمل تمامًا ويحميها جيدًا من التلف (تقطيع الحواف) في حالة الاتصال العرضي بالقرص. يتكون اللب نفسه من سبيكة من الحديد والنيكل ، يكون تحريض التشبع فيها أعلى بمقدار 2-4 مرات من تلك الموجودة في الفريت.

مناطق المغناطيسية المتبقية التي تكونت بواسطة رؤوس الأغشية الرقيقة على سطح القرص لها حدود محددة بوضوح ، مما يجعل من الممكن تحقيق كثافة تسجيل عالية جدًا. نظرًا للوزن الخفيف والأبعاد الصغيرة للرؤوس ، فمن الممكن تقليل الفجوة بينها وبين أسطح الأقراص بشكل كبير مقارنةً برؤوس الفريت و MIG: في بعض محركات الأقراص ، لا تتجاوز قيمتها 0.05 ميكرون. نتيجة لذلك ، أولاً ، يزداد المغنطة المتبقية لمساحات سطح الناقل ، وثانيًا ، يزداد اتساع الإشارة وتتحسن نسبة الإشارة إلى الضوضاء في وضع القراءة ، مما يؤثر في النهاية على موثوقية تسجيل البيانات وقراءتها.

اليوم ، تُستخدم رؤوس الأغشية الرقيقة في معظم محركات الأقراص عالية السعة ، خاصة في الطرز الصغيرة الحجم ، مما يؤدي عمليًا إلى إزاحة الرؤوس بالمعدن في الفجوة. يتحسن تصميمها وخصائصها باستمرار ، ولكن على الأرجح ، سيتم استبدالها برؤوس مقاومة مغناطيسية في المستقبل القريب.

· رؤوس مقاومة مغناطيسية

رؤوس Magneto-Resistive (MR) حديثة نسبيًا. تم تطويرها بواسطة IBM وتسمح بتحقيق أعلى قيم لكثافة التسجيل وسرعة أجهزة التخزين. تم تثبيت رؤوس المقاومة المغناطيسية لأول مرة في محرك أقراص ثابت IBM 1 جيجابايت (3.5 بوصة) في عام 1991.

كل الرؤوس عبارة عن كاشفات ، أي يسجل التغييرات في مناطق المغنطة ويحولها إلى إشارات كهربائية يمكن تفسيرها على أنها بيانات. ومع ذلك ، هناك مشكلة واحدة في التسجيل المغناطيسي: مع انخفاض المجالات المغناطيسية للوسائط ، ينخفض ​​مستوى إشارة الرأس وهناك احتمال الخلط بين الضوضاء والإشارة "الحقيقية". لحل هذه المشكلة ، من الضروري أن يكون لديك رأس قراءة فعال ، والذي يمكنه تحديد وجود إشارة بشكل أكثر موثوقية.

تعتبر رؤوس المقاومة المغناطيسية أغلى ثمناً وأكثر تعقيدًا من أنواع الرؤوس الأخرى ، نظرًا لوجود عناصر إضافية في تصميمها ، وتتضمن العملية التكنولوجية عدة مراحل إضافية. فيما يلي الاختلافات الرئيسية بين رؤوس المقاومة المغناطيسية والرؤوس التقليدية:

يجب توصيل أسلاك إضافية بها لتزويد تيار القياس بمستشعر المقاومة ؛

v يتم استخدام 4-6 أقنعة إضافية (أقنعة ضوئية) في عملية الإنتاج ؛

v بسبب حساسيتها العالية ، تكون رؤوس المقاومة المغناطيسية أكثر عرضة للمجالات المغناطيسية الخارجية ، لذلك يجب حمايتها بعناية.

في جميع الرؤوس التي تم النظر فيها سابقًا ، "نجحت" نفس الفجوة في عملية الكتابة والقراءة ، وفي الرأس المقاوم للمغناطيسية يوجد اثنان منهم ، كل منهما لعملياته الخاصة. عند تصميم الرؤوس بفجوة عمل واحدة ، يجب عليك تقديم حل وسط في اختيار عرضها. الحقيقة هي أنه لتحسين معلمات الرأس في وضع القراءة ، من الضروري تقليل عرض الفجوة (لزيادة الدقة) ، وأثناء التسجيل ، يجب أن تكون الفجوة أوسع ، حيث يتغلغل التدفق المغناطيسي في طبقة العمل إلى عمق أكبر ("جذبها" عبر السماكة). في رؤوس المقاومة المغناطيسية ذات الفجوات ، يمكن أن يكون لكل منها عرض مثالي. ميزة أخرى للرؤوس قيد الدراسة هي أن جزء التسجيل (الأغشية الرقيقة) يشكل مسارات أوسع على القرص مما هو ضروري لتشغيل وحدة القراءة (المقاومة المغناطيسية). في هذه الحالة ، "يجمع" رأس القراءة تداخلًا مغناطيسيًا أقل من المسارات المجاورة.

· رؤوس مقاومة مغناطيسية عملاقة

في عام 1997 ، أعلنت شركة IBM عن نوع جديد من رؤوس مقاومة المغناطيسية بحساسية أكبر بكثير. كانت تسمى رؤوس مقاومات مغناطيسية عملاقة (GMR). لقد حصلوا على هذا الاسم بناءً على التأثير المستخدم (على الرغم من أنهم كانوا أصغر حجمًا من رؤوس مقاومة المغناطيسية القياسية). تم اكتشاف تأثير GMR في عام 1988 في بلورات موضوعة في مجال مغناطيسي قوي جدًا (حوالي 1000 مرة من المجال المغناطيسي المستخدم في محركات الأقراص الثابتة).

طرق تشفير البيانات

يتم تخزين البيانات المغناطيسية في شكل تمثيلي. في الوقت نفسه ، يتم تقديم البيانات نفسها في شكل رقمي ، لأنها سلسلة من الأصفار والآحاد. عند إجراء التسجيل ، تخلق المعلومات الرقمية التي تصل إلى الرأس المغناطيسي مجالات مغناطيسية للقطبية المقابلة على القرص. إذا وصلت إشارة موجبة إلى الرأس أثناء التسجيل ، يتم استقطاب المجالات المغناطيسية في اتجاه واحد ، وإذا كانت سلبية ، في الاتجاه المعاكس. عندما تتغير قطبية الإشارة المسجلة ، تتغير أيضًا قطبية المجالات المغناطيسية.

إذا كان الرأس ، أثناء التشغيل ، يسجل مجموعة من المجالات المغناطيسية ذات القطبية نفسها ، فإنه لا يولد أي إشارات ؛ يحدث الليزر فقط عندما يكتشف الرأس تغيرًا في القطبية. تسمى لحظات انعكاس القطبية هذه انعكاسات الإشارة. يؤدي كل تغيير في اللافتة إلى إصدار رأس القراءة نبضة جهد ؛ هذه هي النبضات التي يسجلها الجهاز أثناء قراءة البيانات. ولكن في نفس الوقت ، يولد رأس القراءة إشارة ليست بالضبط التي تمت كتابتها ؛ في الواقع ، إنها تخلق سلسلة من النبضات ، كل منها يتوافق مع لحظة تغيير العلامة.

لوضع النبضات على النحو الأمثل في إشارة التسجيل ، يتم تمرير البيانات الأولية الخام من خلال جهاز خاص يسمى المشفر / وحدة فك التشفير. يحول هذا الجهاز البيانات الثنائية إلى إشارات كهربائية مُحسَّنة لوضع مناطق انعكاس الإشارة على مسار التسجيل. أثناء القراءة ، يقوم المشفر / مفكك الشفرة بإجراء التحويل العكسي: فهو يعيد بناء سلسلة من البيانات الثنائية من الإشارة. على مر السنين ، تم تطوير العديد من طرق تشفير البيانات ، بهدف رئيسي للمطورين هو تحقيق أقصى قدر من الكفاءة والموثوقية في تسجيل المعلومات وقراءتها.

عند العمل مع البيانات الرقمية ، يكون للمزامنة أهمية خاصة. أثناء القراءة أو الكتابة ، من المهم جدًا تحديد لحظة تغيير كل علامة بدقة. إذا لم يكن هناك تزامن ، فيمكن تحديد لحظة تغيير العلامة بشكل غير صحيح ، ونتيجة لذلك لا مفر من فقدان المعلومات أو تشويهها. لمنع ذلك ، يجب أن يكون تشغيل أجهزة الإرسال والاستقبال متزامنة بدقة. هناك طريقتان لحل هذه المشكلة. أولاً ، قم بمزامنة تشغيل جهازين عن طريق إرسال إشارة مزامنة خاصة (أو إشارة مزامنة) عبر قناة اتصال منفصلة. ثانيًا ، ادمج إشارة المزامنة مع إشارة البيانات وانقلهما معًا عبر نفس القناة. هذا هو جوهر معظم طرق تشفير البيانات.

على الرغم من تطوير العديد من الطرق الأكثر تنوعًا ، إلا أنه يتم استخدام ثلاثة منها فقط في الوقت الحالي:

ü تعديل التردد (FM) ؛

ü تعديل التردد (MFM) ؛

ü الترميز مع تحديد طول حقل التسجيل (RLL).

تعديل التردد (FM)

تم تطوير طريقة ترميز FM (تعديل التردد) قبل غيرها وتم استخدامها عند التسجيل على الأقراص المرنة لما يسمى الكثافة المفردة (الكثافة المفردة) في أجهزة الكمبيوتر القديمة. كانت سعة هذه الأقراص المرنة أحادية الجانب 80 كيلو بايت فقط. في السبعينيات ، تم استخدام تسجيل FM في العديد من الأجهزة ، ولكن تم التخلي عنه تمامًا الآن.

تعديل التردد المعدل (MFM)

كان الهدف الرئيسي لمطوري طريقة MFM (تعديل التردد المعدل) هو تقليل عدد مناطق تغيير الإشارات لتسجيل نفس المقدار من البيانات مقارنة بتشفير FM ، وبالتالي زيادة السعة المحتملة للناقل. باستخدام طريقة التسجيل هذه ، يتم تقليل عدد مناطق تغيير العلامات المستخدمة فقط للمزامنة. تتم كتابة انتقالات المزامنة فقط في بداية الخلايا ذات بت بيانات صفري وفقط إذا كانت مسبوقة ببتة صفرية. في جميع الحالات الأخرى ، لا يتم تشكيل منطقة تغيير علامة المزامنة. بسبب هذا الانخفاض في عدد مناطق تغيير اللافتات بنفس الكثافة المسموح بها لوضعها على القرص ، تتضاعف سعة المعلومات مقارنة بالتسجيل بطريقة FM.

هذا هو السبب في أن أقراص MFM غالبًا ما يشار إليها على أنها أقراص مزدوجة الكثافة. نظرًا لأنه مع طريقة التسجيل المدروسة ، فإن نفس عدد مناطق تغيير الإشارات يحتوي على ضعف البيانات "المفيدة" كما هو الحال مع تشفير FM ، يتم أيضًا مضاعفة سرعة قراءة المعلومات وكتابتها إلى الوسيط.

الترميز المقيد بطول حقل السجل (RLL)

أكثر طرق التشفير شيوعًا هي Run Length Limited (RLL). يتيح لك وضع معلومات على القرص مرة ونصف مرة أكثر مما عند التسجيل باستخدام طريقة MFM ، وثلاث مرات أكثر مما هو عليه عند تشفير FM. عند استخدام هذه الطريقة ، لا يتم تشفير وحدات البت الفردية ، ولكن يتم تشفير مجموعات كاملة ، ونتيجة لذلك يتم إنشاء تسلسلات معينة من مناطق تغيير الإشارات.

طورت شركة IBM طريقة RLL واستخدمت لأول مرة في محركات الأقراص على الأجهزة الكبيرة. في أواخر الثمانينيات ، تم استخدامه في محركات الأقراص الثابتة في أجهزة الكمبيوتر ، واليوم يتم استخدامه في جميع أجهزة الكمبيوتر تقريبًا.

قياس سعة التخزين

في ديسمبر 1998 ، قدمت اللجنة الكهرتقنية الدولية (IEC) ، وهي معيار قياسي كهربائي تقني ، نظامًا للأسماء والرموز لوحدات القياس لاستخدامها في معالجة البيانات ونقلها كمعيار رسمي. حتى وقت قريب ، مع الاستخدام المتزامن لأنظمة القياس العشري والثنائي ، يمكن أن يساوي واحد ميغا بايت كل من 1 مليون بايت (106) و 1،048،576 بايت (220). ويرد في الجدول الاختصارات القياسية للوحدات المستخدمة لقياس قدرة أجهزة التخزين المغناطيسية وغيرها. 1.

وفقًا للمعيار الجديد ، يحتوي 1 ميبي بايت (ميبي بايت) على 220 (1،048،576) بايت ، و 1 ميغا بايت (ميغا بايت) يحتوي على 106 (1000000) بايت. لسوء الحظ ، لا توجد طريقة مقبولة بشكل عام للتمييز بين المضاعفات الثنائية للوحدات والمضاعفات العشرية. بمعنى آخر ، يمكن أن يشير الاختصار الإنجليزي MB (أو M) إلى ملايين البايت والميغابايت.

عادةً ما تُقاس سعات التخزين بوحدات ثنائية ، لكن سعات التخزين تكون في كل من الوحدات العشرية والثنائية ، مما يؤدي غالبًا إلى حدوث ارتباك. لاحظ أيضًا أنه في اللغة الإنجليزية ، تختلف وحدات البت والبايت في حالة الحرف الأول (يمكن أن تكون كبيرة أو صغيرة). على سبيل المثال ، عند الإشارة إلى ملايين البتات ، يتم استخدام الحرف الصغير "b" ، مما يؤدي إلى أن وحدة القياس لمليون بت في الثانية هي ميغابت في الثانية ، بينما تعني ميغابايت في الثانية مليون بايت في الثانية.

ما هو القرص الصلب

يعتبر محرك القرص الصلب العنصر الأكثر ضرورة والأكثر غموضًا في الكمبيوتر. كما تعلم ، فهو مصمم لتخزين البيانات ، وغالبًا ما تكون عواقب فشلها كارثية. لتشغيل جهاز الكمبيوتر الخاص بك أو ترقيته بشكل صحيح ، يجب أن تكون لديك فكرة جيدة عما هو عليه - محرك الأقراص الثابتة.

العناصر الرئيسية للتخزين هي عدة ألواح مستديرة من الألومنيوم أو ألواح زجاجية غير بلورية. على عكس الأقراص المرنة (الأقراص المرنة) ، لا يمكن ثنيها ؛ ومن هنا ظهر اسم القرص الصلب (الشكل 4). في معظم الأجهزة ، تكون غير قابلة للإزالة ، لذلك أحيانًا يطلق على محركات الأقراص هذه اسم ثابت (قرص ثابت). هناك أيضًا محركات أقراص قابلة للإزالة مثل أجهزة Iomega Zip و Jaz.

أخر الانجازات

في ما يقرب من 20 عامًا مرت منذ أن أصبحت محركات الأقراص الثابتة مكونات شائعة لأجهزة الكمبيوتر الشخصية ، تغيرت معلماتها بشكل جذري. لإعطاء فكرة عن المدى الذي وصلت إليه عملية تحسين محركات الأقراص الثابتة ، إليك بعض الحقائق الأكثر إشراقًا.

تمت زيادة السعات القصوى لمحركات الأقراص مقاس 5.25 بوصة من 10 ميجابايت (1982) إلى 180 جيجابايت أو أكثر لمحركات الأقراص ذات الارتفاع النصفى مقاس 3.5 بوصة (Seagate Barracuda 180). زادت سعة محركات الأقراص مقاس 2.5 بوصة التي يقل ارتفاعها عن 12.5 مم ، والتي تُستخدم في أجهزة الكمبيوتر المحمولة ، إلى 32 جيجابايت (IBM Travelstar 32GH). نادرًا ما يتم استخدام محركات الأقراص الثابتة التي يقل حجمها عن 10 جيجابايت في أجهزة كمبيوتر سطح المكتب الحديثة.

زادت معدلات نقل البيانات من 85-102 كيلوبايت / ثانية على IBM XT (1983) إلى 51.15 ميجابايت / ثانية على أسرع الأنظمة (Seagate Cheetah 73LP).

انخفض متوسط ​​وقت البحث (أي وقت ضبط الرأس على المسار المطلوب) من 85 مللي ثانية في كمبيوتر IBM XT (1983) إلى 4.2 مللي ثانية في أحد أسرع محركات الأقراص المتاحة حاليًا (Seagate Cheetah X15).

في عام 1982 ، كانت تكلفة محرك الأقراص الذي يبلغ 10 ميغا بايت تزيد عن 1500 دولار (150 دولارًا لكل ميغا بايت). في الوقت الحاضر ، انخفضت تكلفة محركات الأقراص الثابتة إلى نصف سنت لكل ميغا بايت.

أرز. 4. منظر للقرص الصلب مع إزالة الغطاء العلوي

كيف تعمل الأقراص الصلبة

في محركات الأقراص الثابتة ، تتم كتابة البيانات وقراءتها بواسطة رؤوس قراءة / كتابة عالمية من سطح الأقراص المغناطيسية الدوارة ، مقسمة إلى مسارات وقطاعات (512 بايت لكل منها) ، كما هو موضح في الشكل. 5.

تحتوي محركات الأقراص عادةً على عدة أقراص ويتم كتابة البيانات على جانبي كل منها. تحتوي معظم محركات الأقراص على قرصين أو ثلاثة أقراص على الأقل (مما يسمح بالتسجيل على أربعة أو ستة جوانب) ، ولكن هناك أيضًا محركات أقراص بها ما يصل إلى 11 قرصًا أو أكثر. يتم دمج المسارات من نفس النوع (الموجودة بالتساوي) على جميع جوانب الأقراص في أسطوانة (الشكل 6). يحتوي كل جانب من جوانب القرص على مسار قراءة / كتابة خاص به ، ولكن يتم تثبيت جميع الرؤوس على قضيب مشترك أو حامل. لذلك ، لا يمكن أن تتحرك الرؤوس بشكل مستقل عن بعضها البعض وتتحرك بشكل متزامن فقط.

تدور محركات الأقراص الثابتة بشكل أسرع من محركات الأقراص المرنة. كانت سرعة دورانها حتى في معظم الموديلات الأولى 3600 دورة في الدقيقة (أي 10 مرات أكثر من محرك الأقراص المرنة) وكانت حتى وقت قريب هي المعيار القياسي لمحركات الأقراص الثابتة. ولكن الآن زادت سرعة دوران محركات الأقراص الثابتة. على سبيل المثال ، في كمبيوتر محمول Toshiba ، يدور قرص 3.3 جيجا بايت عند 4852 دورة في الدقيقة ، ولكن هناك بالفعل طرز ذات ترددات تبلغ 5400 ، و 5600 ، و 6400 ، و 7200 ، و 10000 وحتى 15000 دورة في الدقيقة. تعتمد سرعة قرص صلب معين على تردد دورانه وسرعة حركة نظام الرأس وعدد القطاعات على المسار.

أثناء التشغيل العادي للقرص الصلب ، لا تلمس رؤوس القراءة / الكتابة الأقراص (ويجب ألا تلمسها!). ولكن عندما تقوم بإيقاف تشغيل الطاقة وإيقاف الأقراص ، فإنها تغرق في السطح. أثناء تشغيل الجهاز ، تتشكل فجوة هوائية صغيرة جدًا (وسادة هوائية) بين الرأس وسطح القرص الدوار. إذا سقطت ذرة من الغبار في هذه الفجوة أو حدثت صدمة ، فسوف "يصطدم" الرأس بالقرص الذي يدور "بأقصى سرعة". إذا كانت الضربة قوية بما فيه الكفاية ، فسوف ينكسر الرأس. يمكن أن تكون عواقب ذلك مختلفة - من فقدان عدة بايت من البيانات إلى فشل محرك الأقراص بأكمله. لذلك ، في معظم محركات الأقراص ، يتم تشكيل أسطح الأقراص المغناطيسية ومغطاة بمواد تشحيم خاصة ، مما يسمح للأجهزة بمقاومة "الصعود" و "الهبوط" اليومي للرؤوس ، فضلاً عن الصدمات الأكثر خطورة.


أرز. 5. مسارات وقطاعات القرص الصلب

أرز. 6. محرك الاسطوانة

على الأقراص الصلبة


المسارات والقطاعات

المسار هو "حلقة" واحدة من البيانات على جانب واحد من القرص. مسار التسجيل على القرص كبير جدًا بحيث لا يمكن استخدامه كوحدة تخزين. في العديد من محركات الأقراص ، تتجاوز سعتها 100 ألف بايت ، ومن الهدر للغاية تخصيص مثل هذه الكتلة لتخزين ملف صغير. لذلك ، يتم تقسيم المسارات الموجودة على القرص إلى أقسام مرقمة تسمى القطاعات.

يمكن أن يختلف عدد القطاعات اعتمادًا على كثافة المسارات ونوع محرك الأقراص. على سبيل المثال ، يمكن أن يكون مسار القرص المرن من 8 إلى 36 قطاعًا ، ويمكن أن يتراوح مسار القرص الثابت من 380 إلى 700. للقطاعات التي تم إنشاؤها باستخدام برامج التنسيق القياسية سعة 512 بايت ، ولكن من الممكن أن تتغير هذه القيمة في المستقبل.

يتم ترقيم القطاعات الموجودة على المسار من واحد ، على عكس الرؤوس والأسطوانات التي تحسب من الصفر. على سبيل المثال ، يحتوي القرص المرن عالي الدقة مقاس 3.5 بوصة (عالي الكثافة) (سعة 1.44 ميجابايت) على 80 أسطوانة مرقمة من 0 إلى 79 ، ويحتوي محرك الأقراص على رأسين (مرقمتين 0 و 1) ، ويتم تقسيم كل مسار أسطوانة إلى 18 قطاعًا (1- 18).

عندما يتم تنسيق القرص في بداية ونهاية كل قطاع ، يتم إنشاء مناطق إضافية لتسجيل أرقامهم ، بالإضافة إلى معلومات الخدمة الأخرى ، والتي بفضلها تحدد وحدة التحكم بداية القطاع ونهايته. هذا يسمح لك بالتمييز بين سعات القرص غير المنسق والمهيأ. بعد التهيئة ، تقل سعة القرص ، وعليك تحمل ذلك ، لأنه لضمان التشغيل العادي لمحرك الأقراص ، يجب حجز بعض مساحة القرص لمعلومات الخدمة.

في بداية كل قطاع ، تتم كتابة رأسه (أو جزء البادئة) ، والذي يحدد البداية ورقم القطاع ، وفي النهاية - الاستنتاج (أو جزء اللاحقة) ، الذي يحتوي على المجموع الاختباري (المجموع الاختباري) المطلوب للتحقق من سلامة البيانات ... تستخدم معظم محركات الأقراص الأحدث ما يسمى بسجل No-ID بدلاً من الرأس ، والذي يمكن أن يستوعب كمية أكبر من البيانات. بالإضافة إلى مناطق معلومات الخدمة المشار إليها ، يحتوي كل قطاع على منطقة بيانات بسعة 512 بايت.

من أجل الوضوح ، تخيل أن القطاعات عبارة عن صفحات في كتاب. تحتوي كل صفحة على نص ، لكنها لا تملأ كل المساحة على الصفحة ، لأنها تحتوي على هوامش (أعلى ، وأسفل ، ويمين ، ويسار). يتم وضع معلومات الخدمة على الهوامش ، على سبيل المثال ، عناوين الفصول (في القياس لدينا ، سيتوافق هذا مع عدد المسارات والأسطوانات) وأرقام الصفحات (التي تتوافق مع عدد القطاعات). يتم إنشاء مناطق على القرص تشبه الحقول الموجودة على الصفحة عند تهيئة القرص ؛ ثم يتم تسجيل معلومات الخدمة فيها أيضًا. بالإضافة إلى ذلك ، أثناء تنسيق القرص ، يتم ملء مناطق البيانات لكل قطاع بقيم وهمية. بعد تهيئة القرص ، يمكنك كتابة المعلومات في منطقة البيانات كالمعتاد. المعلومات الواردة في عناوين القطاع والاستنتاجات لا تتغير أثناء عمليات كتابة البيانات العادية. يمكنك تغييره فقط عن طريق إعادة تهيئة القرص.

أقراص التنسيق

هناك نوعان من تنسيق القرص:

ü تنسيق فعلي أو منخفض المستوى ؛

ü تنسيق منطقي أو عالي المستوى.

عند تنسيق الأقراص المرنة باستخدام Explorer Windows 9x أو الأمر DOS FORMAT ، يتم تنفيذ كلتا العمليتين ، ولكن يجب إجراؤهما بشكل منفصل للأقراص الثابتة. علاوة على ذلك ، بالنسبة للقرص الصلب ، هناك مرحلة ثالثة ، يتم إجراؤها بين عمليتي التنسيق المحددتين ، - تقسيم القرص إلى أقسام. يعد التقسيم ضروريًا للغاية إذا كنت تنوي استخدام أنظمة تشغيل متعددة على نفس الكمبيوتر. يتم إجراء التنسيق المادي دائمًا بنفس الطريقة ، بغض النظر عن خصائص نظام التشغيل وخيارات التنسيق عالية المستوى (والتي قد تكون مختلفة لأنظمة التشغيل المختلفة). يسمح ذلك بدمج أنظمة تشغيل متعددة على محرك أقراص ثابت واحد.

عند تنظيم عدة أقسام على محرك أقراص واحد ، يمكن استخدام كل قسم منها للعمل وفقًا لنظام التشغيل الخاص به ، أو لتمثيل وحدة تخزين منفصلة (وحدة تخزين) ، أو محرك أقراص منطقي (محرك أقراص منطقي). وحدة التخزين ، أو محرك الأقراص المنطقي ، هو ما يقوم النظام بتعيين حرف محرك أقراص له.

وبالتالي ، فإن تهيئة محرك الأقراص الثابتة هي عملية من ثلاث خطوات.

1. تنسيق منخفض المستوى.

2. تنظيم الأقسام على القرص.

3. تنسيق عالي المستوى.