42 lines
15 KiB
Markdown
42 lines
15 KiB
Markdown
|
---
|
||
|
|
title: Storage Drives
|
||
|
|
localeTitle: محركات التخزين
|
||
|
|
---
|
||
|
|
## محركات الأقراص الصلبة (HDD)
|
||
|
|
|
||
|
|
تعتبر محركات الأقراص الثابتة أجهزة تخزين دائمة لأجهزة الكمبيوتر. هناك عدة أنواع من محركات الأقراص الصلبة: الأقراص المغناطيسية التقليدية ، أو الجيل الجديد ، أو الأقراص الصلبة أو الأقراص الهجينة التي تحتوي على كل من SSD والتخزين المغناطيسي.
|
||
|
|
|
||
|
|
تستخدم الأقراص الصلبة التقليدية الإبر المغناطيسية والأطباق الممغنطة الدوارة لتخزين البيانات. نظرًا لهذه الأجزاء المتحركة ، يتم إتلاف الأقراص الصلبة بسهولة عن طريق القطرات و / أو الصدمات. يستهلك المحرك الذي يدير الأطباق أيضًا الكثير من الطاقة ، ومع ذلك لا توجد طريقة تخزين أخرى بأسعار معقولة لأحجام التخزين الكبيرة.
|
||
|
|
|
||
|
|
تأتي محركات الأقراص الصلبة بسعات تخزين مختلفة ، مع بعض تخزين 10 تيرا بايت (10 تريليون بايت). تأتي أجهزة الكمبيوتر العادية مع 256 جيجابايت (256 مليون بايت) إلى 1 تيرا بايت من مساحة التخزين. تستخدم أجهزة الكمبيوتر المحمولة عادة محركات الأقراص الصلبة (SSDs) لأنها أسرع وأخف وزنا ولا تحتوي على أجزاء متحركة ، مما يجعلها أقل عرضة للفشل بسبب التأثير. بالنسبة لنفس سعة التخزين ، تكون محركات أقراص SSD أكثر تكلفة من محركات الأقراص الصلبة. في الآونة الأخيرة ، تم إصدار بعض محركات أقراص SSD التي تتعامل مع اللوحة الأم من خلال فتحة الحافلة PCIe (PCI Express) باستخدام نظام يسمى NVMe. وقد أثبتت محركات الأقراص ذات الحالة الثابتة أنها أسرع في أوقات القراءة / الكتابة من محركات أقراص SATA التقليدية.
|
||
|
|
|
||
|
|
والرؤوس المغنطيسية مسؤولة عن قراءة وكتابة البيانات ، المخزنة فعليًا على مجموعة من الأقراص المغلفة مغناطيسياً مكدسة فوق بعضها البعض - يشار إليها على أنها طبق. تقع الرؤوس في نهاية الحافظة. تحتوي الأقراص الداخلية للطبق على رأسين على ذراع واحدة. يسمح ذلك بالوصول إلى البيانات من كل من الأقراص وأسفلها وأسفلها. تحتوي الأقراص العلوية والسفلية للطبق على رأس واحد فقط في نهاية الذراع. على الطرف الآخر من الذراع هو المحرك. ويوفر حركة الذراع للسفر من مركز الطبق ، المغزل ، إلى المناطق الخارجية للطبق. ويشار إلى مقدار الوقت المستغرق لوضع الرأس في الموقع المتحد المركز الصحيح على أنه وقت البحث. بمجرد وضع الرأس في الموقع المكاني المركّز الصحيح ، يتم قضاء المزيد من الوقت في انتظار تدوير القرص بحيث يكون القطاع الذي يحتوي على البيانات المطلوبة أسفل الرأس. ويشار إلى هذا المقدار من الوقت على أنه وقت الاستجابة.
|
||
|
|
|
||
|
|
يتم وضع الرؤوس على بعد بضعة نانومترات فقط من الأقراص الدوارة. ويقال إن الرؤوس "تطير" فوق الطبق وبالتالي فإن المسافة بين الرأس والطبق يشار إليها باسم "الارتفاع الطائر". تم تصميم الرؤوس بحيث لا تلمس مواقع الأطباق التي تخزن البيانات ويتم تغليفها مغناطيسياً. إذا كان الرأس "يتناثر" على طبق ، فقد يتم تدمير كل من الرأس والقطاعات من الأطباق ، مما يؤدي إلى فقدان البيانات (ومن هنا تأتي عبارة "تحطم القرص الصلب" أو "تحطم الرأس").
|
||
|
|
|
||
|
|
تسترجع محركات الأقراص الصلبة البيانات وتخزينها من التطبيقات بناءً على طلب وحدة المعالجة المركزية. ويشار إلى هذا باسم عمليات الإدخال / الإخراج - IO للاختصار. عندما يتطلب برنامج تشغيل جزءًا معينًا من البيانات ، تقوم وحدة المعالجة المركزية بإصدار تعليمات للبيانات التي سيتم جلبها من القرص الصلب. قراءة هذه القطعة من البيانات هي عملية إدخال (من منظور وحدة المعالجة المركزية). قد يقوم البرنامج بعد ذلك بإجراء عملية حساب تقوم بتغيير البيانات وتحتاج النتائج إلى تخزينها مرة أخرى على القرص الصلب. تطلب وحدة المعالجة المركزية كتابة البيانات مرة أخرى إلى محرك الأقراص. سيكون هذا مثالاً لعملية الإخراج (مرة أخرى ، من منظور وحدة المعالجة المركزية).
|
||
|
|
|
||
|
|
يقاس أداء القرص الصلب في المقام الأول بمقياسين رئيسيين 1) زمن الاستجابة ، وهو طول المدة التي تستغرقها عملية القراءة أو الكتابة لاستكمالها) 2) IOPS وهو اختصار لـ "عمليات الإدخال / الإخراج في الثانية". كما يوحي الاسم ، IOPS هو قياس العمليات IO القصوى في ثانية واحدة. العامل الأساسي في تحقيق الحد الأقصى من IOPS في أدنى وقت استجابة هو سرعة دوران القرص الصلب قياسها في دورات في الدقيقة (RPM). سرعات الدوران الشائعة هي 5،400 دورة في الدقيقة ، و 7،200 دورة في الدقيقة ، و 10،000 دورة في الدقيقة ، و 15000 دورة في الدقيقة (يشار إليها عادةً بـ 5.4K ، و 7.2 K ، و 10 K ، و 15 K). محركات الأقراص الصلبة ذات معدلات الدوران الأعلى RPM's) سيكون لها أكثر من قطعة من العقارات تمر تحت رؤوس عمليات IO (القراءة والكتابة). أما محركات الأقراص الصلبة ذات معدلات الدوران المنخفضة في RPM ، فسوف يكون لها تأخر ميكانيكي أعلى بكثير ، حيث يمر أقل من العقارات أسفل الرؤوس.
|
||
|
|
|
||
|
|
تُعرف أداة واحدة بسيطة لقياس مقاييس أداء محرك الأقراص الصلبة بـ IOMeter (انظر الرابط أدناه). البرنامج خفيف الوزن للغاية وسهل التركيب. بمجرد تشغيله ، يمكن تشغيل عدة تنويعات مختلفة من أحمال العمل لمحاكاة قراءة البيانات والكتابة إلى القرص. يتم تحليل هذه البيانات ومقاييس النتائج لأوقات القراءة / الكتابة ، IOPS ، بالإضافة إلى مقاييس أخرى مفيدة. يمكن حفظ الاختبارات لإجراء فحوصات متسقة ، ويمكن بسهولة تحليل البيانات في جدول أو شكل رسم بياني.
|
||
|
|
|
||
|
|
تميل محركات الأقراص الصلبة إلى تصنيفها حسب حالة الاستخدام (السعة أو الأداء). تميل محطات عمل أجهزة الكمبيوتر المنزلية ومكتب الاستخدام العام إلى استخدام محركات الأقراص الثابتة الدوارة الأبطأ (5.4 كيلوبايت و 7.2 كيلوبايت) ، مما يجعلها مناسبة لتخزين الصور وملفات المكاتب. ومع ذلك ، فإن قواعد البيانات الكبيرة التي تدعم المعاملات المصرفية عبر الإنترنت ، على سبيل المثال ، تستخدم محركات الأقراص الثابتة بسرعة 10K و 15K RPM لأنها ستكون مكونات في خادم المؤسسة أو صفيف التخزين. هناك مقايضة بين أداء القرص الصلب والقدرة ، ولكن. على سبيل المثال ، أكبر محرك أقراص ثابتة سعة 15 كيلو بايت متاح اليوم هو 600 جيجابايت فقط ، في حين أن أكبر محرك أقراص ثابت سعة لكل من 5.4 كيلو و 7.2 كيلو بت في الدقيقة هو 10 تيرابايت. محرك الأقراص 15K 600K قادر على 250 وقت استجابة IOPS @ 3 (المتوسطات). في حين أن محرك الأقراص TB 7.2 كيلو تي 10 لا يقيس IOPS في وقت استجابة محدد ، حيث إنه لم يتم تحسينه أو قصده لحالات استخدام الأداء المركزي لـ IOPS. هناك أيضا مفاضلات أخرى في السعر لكل جيجابايت ، والطاقة المستهلكة والحجم (2.5 بوصة مقابل 3.5 بوصة).
|
||
|
|
|
||
|
|
تقوم أجهزة الكمبيوتر بتخزين البيانات والملفات على محركات الأقراص الثابتة لاستخدامها لاحقًا. نظرًا لأن محركات الأقراص الثابتة تحتوي على أجزاء متحركة ، يستغرق الأمر وقتًا طويلاً لقراءة ملف من محرك أقراص ثابت بدلاً من ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) أو ذاكرة التخزين المؤقت على وحدة المعالجة المركزية (CPU). يمكنك التفكير في قرص صلب كخزانة لحفظ الملفات: مكان لتخزين الأشياء التي لا نستخدمها الآن ، ولكن تحتاج لاحقًا. ليس لديك مساحة كافية على مكتبك لجميع أوراقك ، لذلك يمكنك تخزين الأشياء التي لا تستخدمها الآن في خزانة الملفات. جهاز كمبيوتر يفعل هذا فقط. فإنه يحتفظ بالملفات التي تستخدمها الآن في ذاكرة الوصول العشوائي ، والملفات التي قد تحتاج إليها لاحقًا على محرك الأقراص الثابتة. على الرغم من أن ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) لديها أوقات وصول وأوقات استجابة أسرع بمرتين بالمقارنة مع محركات الأقراص الصلبة ، فإن سعتها النموذجية تكون 1-2 نقطة من المقدار أقل من محرك الأقراص الثابت النموذجي. يمكنك تركيب رزم من الورق في خزانة الملفات ، ولكن القليل منها على مكتبك.
|
||
|
|
|
||
|
|
ويقال إن البيانات المخزنة في ذاكرة الوصول العشوائي عابرة في حين أن البيانات المكتوبة على القرص الصلب ثابتة. بمعنى أنه إذا خرجت الطاقة فجأة ، فستفقد أي بيانات موجودة في ذاكرة الوصول العشوائي ولن تكون موجودة بعد استعادة الطاقة وإعادة تشغيل الكمبيوتر مرة أخرى. ومع ذلك ، ستكون البيانات التي تمت كتابتها على القرص الصلب موجودة عند استعادة الطاقة. ولهذا السبب ، فإن أنظمة التشغيل والتطبيقات الحديثة ستقوم دوريًا بكتابة بيانات ذات صلة بالجلسات والتطبيقات والتي تعمل حاليًا في ذاكرة الوصول العشوائي إلى محرك الأقراص الصلبة. بهذه الطريقة إذا خرجت الطاقة ، تم إدخال 10 دقائق فقط من البيانات في جدول بيانات تم إنشاؤه حديثًا وتم العمل عليه لمدة 3 ساعات قبل انقطاع التيار الكهربي ولم يتم حفظه بعد في محرك الأقراص الثابتة. عادةً ما يتم الإشارة إلى هذه الملفات بـ tilde ~ ويمكن العثور عليها في دليل مؤقت أو مؤقت أو ربما توجد في 'دليل أعمى' يشار إلى محتوياته كملفات مخفية.
|
||
|
|
|
||
|
|
## محركات الأقراص الصلبة (SSD)
|
||
|
|
|
||
|
|
تستخدم محركات الأقراص ذات الحالة الثابتة الدوائر المتكاملة لتخزين البيانات. لذلك ، لا تحتوي SSD على أجزاء متحركة مثل محرك الأقراص الصلبة. هذا يجعلها أقل عرضة للصدمات البدنية ، تعمل بصمت ، ولها أوقات قراءة / كتابة أسرع بفضل عدم الحاجة إلى تحديد موقع البيانات جسديا.
|
||
|
|
|
||
|
|
عادة ما يتم استخدام محركات الأقراص ذات الحالة الثابتة فقط كمحركات أقراص تمهيد أو تخزين للتطبيقات المستخدمة في الغالب في كمبيوتر الشخص. ويرجع ذلك إلى أنه على الرغم من انخفاض سعره كثيراً في السنوات الأخيرة ، إلا أنه لا يزال أغلى بكثير من محرك الأقراص الصلبة التقليدي. وبالتالي ، لا تزال محركات الأقراص الصلبة تستخدم لتخزين أجزاء كبيرة من البيانات مثل الصور ومقاطع الفيديو لدينا ، أو في مراكز البيانات أو مزارع الخوادم.
|
||
|
|
|
||
|
|
#### معلومات اكثر:
|
||
|
|
|
||
|
|
* [ويكيبيديا - محرك الأقراص الصلبة](https://en.wikipedia.org/wiki/Hard_disk_drive)
|
||
|
|
* [ويكيبيديا - ارتفاع الطيران](https://en.wikipedia.org/wiki/Flying_height)
|
||
|
|
* [ويكيبيديا - تخزين بيانات الكمبيوتر](https://en.wikipedia.org/wiki/Computer_data_storage)
|
||
|
|
* [PCMag - SSD vs. HDD: ما هو الفرق؟](https://www.pcmag.com/article2/0,2817,2404258,00.asp)
|
||
|
|
* [الاتجاهات الرقمية - SSD مقابل الأقراص الصلبة](https://www.digitaltrends.com/computing/solid-state-drives-vs-hard-disk-drives)
|
||
|
|
* [مشروع اوميتر](http://www.iometer.org)
|