وسائط التخزين : شرح شامل عن أنواعها وخصائصها
وسائط التخزين بالإنجليزية Storage Media هي عبارة عن وسيط مادي يقوم باستقبال وحفظ البيانات الإلكترونية لكل من التطبيقات والمستخدمين.
تمكن وسائط التخزين من القيام بعمليات استرجاع البيانات من الحاسوب بغض النظر كونها قد تكون مدمجة أو منفصلة عن جهاز الحاسوب.
مع ذلك يمكن أن تكون وسائط التخزين متصلة بنظام حفظ خارجي عن طريق الشبكة.
أولى وسائط التخزين
بحسب مصادر موقع CHM فإن أول وسيط تخزين أطلق عليه أنبوب ويليامز كليبورن.
مع ذلك يعتبر بدوره وسيط تخزين عمل عليه كل من فريدي ويليامز و توم كليبورن وتم اختباره عام 1947 من قبل جامعة مانشستر.
بالتالي فإن اولى وسائط التخزين كانت عبارة عن أنبوب من أشعة الكاثود المشابهة لأنبوب أشعة التلفاز التناظري.
حيث يمكن من خلالها تخزين البيانات عن طريق نقاط على سطح الشاشة ومن ثم تحديث معلومات هذه النقاط باستمرار.
يقوم أنبوب ويليامز بنفس الدور من خلال قراءة المعلومات عبر لوحة التقاط معدنية تكشف مقدار التغير في الشحنة الكهربائية.
أشعة الكاثود
يعتبر شعاع الكاثود الأكثر استخدامًا في تقنيات التصنيع القديمة ومنها وسائط التخزين ايضًا.
حيث يحتوي على تيار من الإلكترونات الخارجة من القطب السالب.
يقوم أنبوب الكاتب بعملية التفريغ المكون من غاز يعمل على ضغط منخفض.
على سبيل المثال يمكن الاشارة اليها ايضا بإلكترونات منبعثة من فتيل ساخن في أنبوب الكتروني ما.
تنتج أشعة سينية بدرجات حرارة عالية جدًا وعندما تضرب اشعة الكاتب جزيئات معينة يتم تغطيتها بالشاشة.
تقوم الشاشة بإظهار انبعاثات الضوء من تلك الجزيئات مكونة بذلك مزيجًا من ألوان البيكسل.
وسائط التخزين قديمًا
لقد كانت الأشكال القديمة من وسائط التخزين على هيئة شريط ورقي مثقوب.
إذ كان يمثل كل ثقب بت واحد من البيانات ومنها يتم تفسير الثقوب وتحويلها إلى وحدة قياس ثنائية.
بالإضافة إلى استخدامها على نحو واسع في المراحل الأولى من نشأة البيانات.
وبالتالي تم استبدال الشريط الورقي بالشريط المغناطيسي وهو الظهور الأول لفكرة الأقراص المغناطيسية المرنة.
ويطلق عليها الان القرص الثابت HDDs وهي الحالة الشائعه والاساسيه لتخزين البيانات في الوقت الحالي.
استخداماتها
يساعد جهاز التخزين كافة المستخدمين على تخزين وتعديل البيانات والتطبيقات بشكل آمن على جهاز الحاسوب.
كما تتيح أيضًا عملية نقل البيانات الى حاسوب ووسائط أخرى او حتى الوصول الى كتابة وقراءة البيانات في أي وقت.
بالتالي فإن وسائط التخزين قادرة على حفظ البيانات المتراكمة لفترات طويلة على عكس ذاكرة رام التي تقوم بأدوار مختلفه.
أشكال وسائط التخزين
* ذواكر التخزين الأولية.
* الأقراص المغناطيسية.
* ذاكرة فلاش.
* أجهزة التخزين الضوئية.
* تخزين سحابي.
كيف تعمل ذاكرة التخزين؟
تعمل وسائط التخزين بطرق متعددة ومنفصلة مجردة حيث أنها خضعت لعمليات عدة من التطوير لتصبح كما هي عليه في الوقت الحالي.
على سبيل المثال فهي تتفق على فكرة الحاجة إلى نقل وحفظ البيانات في مكان آمن و الرجوع إليها عند الحاجة.
الأقراص المرنة Floppy disk
ويسمى القرص المرن حيث أنه نوع من أنواع ذواكر التخزين التقليدية ، إذ يتكون من قرص رفيع ومرن مصنوع من مادة مغناطيسية ، داخل غلاف بلاستيكي مربع أو شبه مربع، مبطن بقماش يزيل جزيئات الغبار من القرص الدوار.
يعتبر Floppy disk من أكثر أنواع الأقراص المرنة شيوعًا ، وهي الأقراص المرنة بأحجام 8 بوصات، و5.25 بوصة، و3.5 بوصة.
وبالتالي تقوم الأقراص المرنة بتخزين بيانات رقمية يمكن قراءتها وكتابتها عند إدخال القرص في محرك أقراص مرنة (FDD) متصل بجهاز كمبيوتر أو جهاز آخر.
وسائط التخزين المضغوطة
القرص المضغوط يسمى أيضا compact disk وهو عبارة عن وسيط تخزين محمول يُمكّن المستخدم من تسجيل وتخزين وتشغيل ملفات الوسائط المتعددة مثل الصوت والفيديو وغيرها من البيانات الرقمية.
حيث يبلغ عرض القرص المضغوط القياسي حوالي 4.7 بوصة، أو 120 ملم، وسمكه 1.2 ملم، ويزن ما بين 15 و20 غرامًا فقط.
على سبيل المثال يمتلك سعة تخزينية تصل حوالي 80 دقيقة من الصوت، أو ما بين 650 و700 ميجابايت من البيانات.
وبالتالي يعمل القرص المضغوط بتركيز ليزر أشباه موصلات بطول موجي 780 نانومتر على مسار واحد من القرص.
أثناء دوران القرص، تشكل انعكاسات درجات الألوان المتفاوتة عليه وسيلة في قراءة البيانات بواسطة شعاع الليزر وذلك من خلال طبقة البولي كربونات في أسفله، محولًا إياه إلى صوت.
وسائط التخزين المغناطيسية HDD
تعتمد هذه الأجهزة على عتاد ميكانيكي يسمى محرك الأقراص.
اذ يتصل بجهاز الحاسوب عن طريق كابل SATA أو حتى IDE قديمًا.
يحتوي هذا الوسيط على خرطوش وقرص مطلي باكسيد الحديد اذ يساعد الخرطوش على تخزين المعلومات وإدخالها على القرص.
بالتالي يتم الوصول الى البيانات اثناء التدوير الميكانيكي للقرص وبسرعة عالية من قبل المحرك.
ومع ذلك فإن اكسيد الحديد يحمل عامل مغناطيسي بشكل دائم وخاصة عند تعرضه الى مجال مغناطيسي.
من خلال تلك الآلية يتم الوصول إلى البيانات عن طريق الخرطوشة.
حيث بدورها تحمل رؤوس صغيرة تمكنها من القراءة والكتابة وإرسال الإشارة المغناطيسية.
واخيرا يتم تحويل المجال المغناطيسي إلى بيانات ثنائية ذات رمز حاسوبي يساعد على القراءة منه.
ذاكرة فلاش
تحتوي ذاكرة الفلاش على خلايا من تسميتها وتتكون هذه الخلايا من الصفوف والأعمدة.
على سبيل المثال فهي قائمه على ترانزستور عدد 2 معزولين بطبقه اكسيد اثناء عمليه التقاطع.
حيث أن واحد منها يسمى ترانزستور البوابة العائمة والآخر يطلق عليه بوابة التحكم.
يتحقق الاتصال ما بين البوابة العائمة بالصف وبوابة التحكم عندما تكون الخلية تحمل قيمة منطقية 1.
على سبيل المثال يتم إنشاء حاجز بين كل من بوابة التحكم والبوابه العائمة.
بالتالي عند انخفاض تدفق الشحنة إلى ما دون 50% تصبح القيمة صفر.
بينما يمكن الكتابة على شكل كتل كامله او مناطق شرائح اخرى في وقت واحد.
وسائط التخزين البصري CD
تعتبر فئه من وسائط التخزين والتي تعتمد على الضوء في قراءة البيانات أو حتى كتابتها من جديد على الوسائط الضوئية.
على سبيل المثال القرص المضغوط CD هو واحد منها أو حتى أقراص DVD التي انتشرت مؤخًرا.
وبحسب مصادر ويكيبيديا ففي عام 2023 يستخدم الليزر كمصدر للضوء في عملية القراءة و الكتابة على الأقراص.
اذ تشير بريتانيكا بأن الأقراص الضوئية تستخدم أشعة ليزر منخفضة التردد في تسجيل واسترجاع البيانات الرقمية الثنائية.
وسائط التخزين SSD
هي اختصار لمصطلح Solid-state drive وتختلف عن القرص الصلب بالاستغناء عن طريقة المجال المغناطيسي في تخزين البيانات.
يمكن اعتبار SSD جهاز تخزين ثابت للبيانات يستخدم نظام الدارة المتكاملة مع واجهات الكترونية تتوافق في أنظمة IO الإدخال والإخراج.
إذ يعود الفضل الرئيسي في كفاءتها بسبب الاعتماد على الرقائق الالكترونية بدلا من الحركة الفيزيائية والدوران في الوصول إلى البيانات.
كيف تعمل وسائط التخزين SSD ؟
تقوم تقنية SSD بالقراءه والكتابه على شرائح ذاكرة فلاش مترابطه وهي رقاقات مصنوعة من السيليكون.
بالتالي فإن طريقة تصميمها تقوم على تكديس الرقائق على شكل شبكة لتحقيق كثافات مختلفة.
يمكن لتقنية SSD استخدام الرقائق عن طريق ترانزيستور البوابة العائمة وبالانجليزيه FGTs.
على سبيل المثال حفظ وتخزين البيانات حالما لا تكون متصلة بمصدر طاقة.
إذ تحتوي كل وحدة FGT على بت واحد من البيانات.
ومن خلال البوابات المنطقية تعمل بالرقم 1 في حال توفر شحنة كهربائية أو الرقم 0 في حال لا يوجد شحنة كهربائية.
مزايا أقراص SSD
* سرعة القراءة والكتابة.
* وقت إقلاع قصير لأنظمة التشغيل.
* المتانة ومقاومة درجات الحرارة المرتفعة.
* استهلاك طاقة منخفض.
* صغر الحجم.
عيوب SSD
* التكلفة.
* متوسط العمر.
* انخفاض الأداء بمرور الوقت.
* ذاكرة محدودة.
* صعوبة استرجاع البيانات عند تعطل الخلايا.
الخلاصة
* أنبوب ويليامز هو أول وسيط تخزيني مسجل عام .1947
* أقراص HDD مكونة من خرطوش يعمل بالمجال المغناطيسي.
* توفر ذاكرة فلاش الكتابة المتزامنة للبيانات.
* تعتبر أقراص DVD واحدة من وسائط التخزين البصرية.
المراجع
- ^ storage medium (storage media).
- ^ What Are Storage Devices and How Do They Work.
- ^ What is a Storage Device? Definition, Types, Examples.
- ^ WIKI Optical storage.
- ^ Timeline of Computer History.
- ^ cathode ray.
- ^ SSD (solid-state drive).
- ^_____ Floppy disk From Wikipedia, the free encyclopedia.
- ^_______ What is a compact disc CD.
تمت الكتابة بواسطة : محمد
آخر تحديث : 2023-02-04 11:44:08