الفصل : 8
الجزء : 2
العنوان : تقنيات التخزين (Mass Storage Technologies )
توصيل وحدات التخزين (Connecting Mass Storage )
إعداد التواصل بين وحدة المعالجة المركزية (CPU) ومحرك التخزين يتطلب عنصرين رئيسيين. أولاً، يجب أن تكون هناك اتصالات مادية موحدة بين وحدة المعالجة المركزية ومتحكم محرك التخزين والقرص الفعلي. يجب أن ترسل هذه الاتصالات البيانات بين هذه الأجهزة بأسرع ما يمكن مع الحفاظ على أمان جيد (انظر الشكل 1 ).
 | |
|
ثانيًا، يحتاج وحدة المعالجة المركزية إلى استخدام بروتوكول موحد، يشبه نوعًا من اللغة الخاصة، حتى يعرف كيفية التحدث إلى جهاز التخزين لقراءة وكتابة البيانات على الجهاز (انظر الشكل 2 ).
 | |
|
في معظم الحالات، تكون هيئات القياس التي تحدد كل من الاتصالات المادية واللغة المستخدمة للتواصل هي نفس المنظمة. على مدى السنوات الـ 25 الماضية أو أكثر، قامت (SFF) في جمعية صناعة تخزين الشبكات بتحديد معايير تخزين الكتل، وأكثرها أهمية لفنيي CompTIA A+ هو ATA/ATAPI.
ملاحظة :
تحقق من www.snia.org للحصول على مصدر جيد لمعايير التخزين كبير السعة
معايير advanced technology attachment (ATA) بدأت مع الإصدار رقم 1 في عام 1990، ووصلت إلى إصدار ATA/ATAPI رقم 7. دعونا نجعلها أكثر سهولة، لأن هناك اهتمامًا فقط بنسختين من هذا المعيار للمتخصصين: PATA و SATA. تم تقديم مرفقParallel ATA (PATA) مع الإصدار رقم 1 من ATA/ATAPI. تم تقديم مرفقSerial ATA (SATA) مع الإصدار رقم 7 من ATA/ATAPI. دعونا نلقي نظرة على كل من المعايير.
ملاحظة:
غالبًا ما يشار إلى محركات الأقراص الصلبة ATA بمصطلح محركات الأقراص المتكاملة الإلكترونيات (IDE). يشير مصطلح IDE إلى أي محرك أقراص صلبة يحتوي على تحكم داخلي. جميع محركات الأقراص الصلبة من الناحية التقنية هي محركات IDE، على الرغم من أننا نستخدم مصطلح IDE فقط عند مناقشة محركات PATA. يستخدم العديد من التقنيين اليوم مصطلح IDE فقط للإشارة إلى معيار PATA القديم.
ال PATA
محركات PATA يمكن التعرف عليها بواسطة اتصالاتها بيانات وطاقة. تستخدم محركات PATA كابلات شريطية فريدة ذات 40 دبوسًا. هذه الكابلات الشريطية عادة ما تُوصَل مباشرة بلوحة الأم في النظام. لاحظ أن الامتحان سيشير إلى هذه الكابلات بمصطلح "كابلات IDE". يوفر الشكل 3 مثالًا على اتصال نموذجي. كانت جميع محركات PATA تستخدم موصل الطاقة القياسي من نوع Molex (راجع الشكل 4 ).
 | |
|
 | |
|
ملحوظة:
آخر معيار ATA/ATAPI الذي تناول معيار PATA قدم دعمًا لمحركات الأقراص الصلبة ذات الحجم الكبير جدًا (144 بيتابايت [PB]، أكثر من 144 مليون غيغابايت) بسرعات تصل إلى 133 ميغابايت في الثانية (Mbps).
كمعيار تقني، مرّت تقنية ATA بسبع تحديثات رئيسية، حيث أُضيفت في كل منها قدرات جديدة لنظم التخزين تتضمن القوة والسرعة و/أو السعة. بالرغم من أنه يمكنني إضافة 15 صفحة تتناول هذه التغييرات، إلا أنها ليست ذات صلة خاصة بالتكنولوجيا الحديثة. هناك ميزة واحدة تمت إضافتها في ذلك الوقت ونستخدمها حتى اليوم، وهي المعروفة باسم "S.M.A.R.T."
أدخلت نسخة ATA/ATAPI رقم 3 تقنية "Self-Monitoring, Analysis, and Reporting Technology" (S.M.A.R.T.)، وهي برنامج داخلي لمحركات الأقراص يتتبع الأخطاء وظروف الخطأ داخل القرص. يتم تخزين هذه المعلومات في ذاكرة غير قابلة للتدمير على القرص ويمكن فحصها خارجيًا باستخدام برمجيات قارئة خاصة بتقنية S.M.A.R.T. هناك برامج قراءة عامة لتقنية S.M.A.R.T.، ولدى كل منتج لمحركات الأقراص برمجيات للوصول إلى المعلومات الخاصة بالشركة المصنعة التي يتم تتبعها. سيساعد استخدام البرمجيات المتعلقة بتقنية S.M.A.R.T. بانتظام في إنشاء قاعدة بيانات لوظائف محرك الأقراص الصلبة لتوقع الأعطال المحتملة.
ال SATA
بالرغم من طول مدة استخدامها كواجهة تخزين البيانات المُفضلة للحواسيب الشخصية، كانت تواجه تقنية ATA المتوازية مشكلات. أولاً، كانت الكابلات المسطحة تعيق تدفق الهواء وقد تكون مصدر إزعاج عند إدخالها بشكل صحيح. ثانياً، كانت هذه الكابلات طولها محدودًا، وهو 18 بوصة فقط. ثالثاً، لم يكن بإمكانك استبدال محركات PATA على السريع ، بل كان عليك إيقاف تشغيل الكمبيوتر تماماً قبل تركيب أو استبدال القرص. وأخيراً، وصلت التقنية ببساطة إلى حدود إمكانياتها من حيث النقل. لقد حان الوقت لتجديد الاتصال واللغة المستخدمة لمحركات ATA/ATAPI.
تعاملت تقنية Serial ATA مع هذه المشكلات. تقوم تقنية SATA بإنشاء اتصال point-to-point بين جهاز SATA - محركات الأقراص الصلبة المغناطيسية، ومحركات الأقراص solid-state ، ومحركات وسائط البصرية - ومتحكم SATA، وهو host bus adapter (HBA) . على النظرة الأولى، تبدو أجهزة SATA متطابقة مع أجهزة PATA. ومع ذلك، عند النظر الدقيق في كابلات الاتصال وموصلات الطاقة، ستلاحظ اختلافات كبيرة (انظر الشكل 5 ).
 | |
|
نظرًا لأن أجهزة SATA تُرسل البيانات بشكل تسلسل بدلاً من توازيًا، تحتاج واجهة SATA إلى عدد أقل بكثير من الأسلاك الفعلية - فقط 7 موصلات بدلاً من 40 موصلًا كما هو معتاد في واجهة PATA - مما يؤدي إلى تقليل سمك الكابلات بشكل كبير. الكابلات الأنحف تعني سيطرة أفضل على الكابلات وتدفق هواء أفضل من خلال صندوق الحاسوب، مما يؤدي إلى تحسين التبريد.
بالإضافة إلى ذلك، الطول الأقصى لكابل الجهاز SATA أكثر من ضعف طول كابل PATA - حوالي 40 بوصة (1 متر) بدلاً من 18 بوصة. هذا يسهل تركيب الأقراص في الcases الأكبر.
تخلصت تقنية SATA من النظام الذي كان يتيح وجود قرصين على كل كابل لتقنية PATA. يتصل كل قرص بمنفذ واحد. وبالإضافة إلى ذلك، لا يوجد عدد أقصى للأقراص - فالعديد من لوحات الأم الحديثة تدعم ما يصل إلى ثمانية أقراص SATA (انظر الشكل 6 ). هل تريد المزيد؟ قم بتوصيل وحدة تحكم SATA HBA وقم بتركيب المزيد من الأقراص!
 | |
|
أكبر ميزة لتقنية SATA تتعلق بنقل البيانات. كما يوحي الاسم، تقوم أجهزة SATA بنقل البيانات عبر serial bursts بدلاً من النقل parallel كما تفعل أجهزة PATA. عادةً ما لا يتبادر إلى الذهن أن الأجهزة التسلسلية أسرع من الأجهزة التوازية، ولكن في هذه الحالة، تتحرك تيار واحد من البيانات في جهاز SATA بسرعة أكبر بكثير من التيارات المتعددة من البيانات القادمة من جهاز ATA المتوازي - نظرياً، تصل إلى 30 مرة أسرع. تأتي محركات SATA في ثلاثة أصناف مشتركة ذاتية الخصوصية: 1.5 جيجابت في الثانية، 3 جيجابت في الثانية، و 6 جيجابت في الثانية، والتي تحقق تدفق أقصى بمقدار 150 ميجابايت في الثانية، 300 ميجابايت في الثانية، و 600 ميجابايت في الثانية على التوالي. يجب ملاحظة أنه إذا كانت النظام يحتوي على منفذ eSATA (المناقشة التالية)، سيعمل على نفس الإصدار ونفس السرعة كمنافذ SATA الداخلية.
ملاحظة:
القراء اللي بيفهموا كويس في الارقام ممكن يلاحظوا مشكلة في ارقام SATA. مثلا: SATA 1.0 بتوصل لـ 1.5 جيجا بت في الثانية, يعني حوالي 192 ميجا بايت في الثانية, أعلى كتير من سرعة الـ 150 ميجا بايت في الثانية اللي بتتعلن في العادة. ده بيحصل بسبب طريقة التحويل اللي بتستخدم في اقراص SATA, اللي بتاخد حوالي 20% من حجم البيانات المنقولة كـ overhead, وبتسيب 80% بس للسرعة الفعلية.
أحدث محركات SATA بسرعة 3 جيجابت في الثانية (SATA 2.0) أوجه مشاكل عديدة، ناتجة عن أن اللجنة التي تعمل على المواصفات كانت تُدعى لجنة SATA II، والمسوقون استخدموا هذا الاسم "SATA II". نتيجة لذلك، ستجد العديد من محركات الأقراص الصلبة تحمل العلامة "SATA II" بدلاً من 3 جيجابت في الثانية.
تعمل اللجنة المسؤولة عن معايير SATA الآن تحت اسم SATA-IO. تمشياً مع التقليد، عندما زادت سرعة SATA II من 3 جيجابت في الثانية إلى 6 جيجابت في الثانية، تم استخدام اسمين: SATA III و SATA 6 جيجابت في الثانية.
توصيل جهاز تخزين بكمبيوتر يعمل بكامل طاقته ومشغل يمكن أن يؤدي إلى كوارث. قد يكون النتيجة بسيطة مثل عدم التعرف على الجهاز، أو يمكن أن تكون وخيمة مثل تدمير المكون أو الكمبيوتر بأكمله. هنا تأتي فترة الجهاز القابل للاستبدال السريع . يتضمن الاستبدال السريع عنصرين، الأول هو القدرة على توصيل الجهاز بالكمبيوتر دون أن يتضرر أيًا منهما. الثاني هو أنه بمجرد توصيل الجهاز بأمان، سيتم التعرف عليه تلقائيًا ويصبح جزءًا منظمًا بالكامل في النظام. تتعامل تقنية SATA بشكل جيد مع الاستبدال السريع في الأنظمة الحديثة (انظر "AHCI" في وقت لاحق من هذا الفصل لمزيد من التفاصيل).
تقنية SATA Express (SATAe) أو SATA 3.2 تربط الأقراص القادرة على الاتصال مباشرة بحافلة PCI Express على لوحات الأم. تتخلص SATAe من طبقات الاتصال والنقل في تقنية SATA، معتمدة بدلاً من ذلك على أداء كامل لـ PCIe. زيادة سرعة نقل SATA بشكل كبير، حيث يمكن لكل مسار من مسارات PCIe 3.0 التعامل مع حتى 8 جيجابت في الثانية من نقل البيانات. يمكن لقرص يستخدم مسارين نقل ضخ 16 جيجابت في الثانية عبر الحافلة. بدون الهم الزائد الذي كان موجودًا في إصدارات SATA السابقة، تُترجم هذه السرعات إلى 2000 ميجابايت في الثانية!
تقنية SATAe تأتي مع موصلات فريدة (انظر الشكل 7 ) ولكنها توفر توافقًا كاملاً مع الإصدارات السابقة من SATA. يجب ملاحظة أن منتصف وجزء اليسار من المنفذ تبدوان تمامًا مثل منافذ SATA العادية؟ إنها تعمل بنفس الطريقة أيضًا، لذا يمكنك توصيل قرصين SATA عاديين في مقبس SATAe. لا تتردد في ترقية لوحة الأم الخاصة بك! أوه نعم، هل نسيت أن أذكر ذلك؟ ستحتاج إلى لوحة أم تدعم SATAe للاستفادة من هذه الإصدارات فائقة السرعة لمحركات SATA.
 | |
|
ال eSATA ومحركات الأقراص الخارجية الأخرى
منفذ SATA External SATA (eSATA) قام بتوسيع حافلة SATA للأجهزة الخارجية، كما يوحي الاسم. استخدمت محركات eSATA موصلات تبدو مشابهة للموصلات الداخلية لـ SATA، ولكنها كانت مختلفة في النقش حتى لا يمكنك الخلط بينهما. يوضح الشكل 8 موصل eSATA على الجزء الخلفي من لوحة الأم.
 | |
|
استخدمت منافذ SATA الخارجية (eSATA) كابلات محمية بطول يصل إلى 2 أمتار خارج الكمبيوتر وكانت قابلة للاستبدال الساخن. قامت تقنية eSATA بتوسيع حافلة SATA بسرعة كاملة، وهي أسرع بشكل طفيف من أسرع اتصال USB عند إطلاقها. اندثرت تقنية eSATA بعد ظهور USB 3.0 في السوق واختفت بسرعة. ستجدها اليوم فقط على الأنظمة القديمة جدًا وحاويات الأقراص، وعلى امتحان CompTIA A+.
الexternal enclosures الحالية (الاسم المستخدم لوصف الغلاف الخارجي لمحركات الHDDs ومحركات الSSDs) تستخدم منافذ USB (3.0، 3.1 أو النوع C) أو منافذ Thunderbolt لتوصيل محركات الأقراص الصلبة الخارجية. يتناول الفصل 10 الفروق بين هذه الأنواع من المنافذ بالتفصيل. المحركات داخل الenclosures هي محركات SATA HDDs أو SSDs.
ملخص سريع لما ذكرناه
ال PATA:
تكنولوجيا قديمة ظهرت عام 1986، وتستخدم كابل بيانات عريض ذو 40 سنًا يحد من طول الاتصال إلى 18 بوصة. تعتمد على نقل البيانات بشكل متوازٍ، مما يجعلها بطيئة نسبيًا (133 ميجابايت/ثانية كحد أقصى). لم تعد PATA شائعة في أجهزة الكمبيوتر الحديثة.
ال SATA:
تكنولوجيا حديثة ظهرت عام 2003، وتستخدم كابل بيانات رفيع ذو 7 سنًا يصل طوله إلى 1 متر. تعتمد على نقل البيانات بشكل تسلسلي، مما يجعلها أسرع بكثير من PATA (تصل إلى 6 جيجابايت/ثانية لـ SATA 3.2). أصبحت SATA هي تقنية توصيل الأقراص الصلبة السائدة في الوقت الحالي، وتستخدم في كل من أقراص SSD و HDD.
ال SATAe:
تكنولوجيا حديثة ظهرت عام 2011، وتجمع بين معياري SATA و PCI Express (PCIe). تسمح هذه التكنولوجيا بتوصيل أقراص SATA مباشرة بحافلة PCIe على اللوحة الأم، مما يوفر سرعات أعلى بكثير من SATA (تصل إلى 16 جيجابايت/ثانية). لم تصبح SATAe شائعة مثل SATA بسبب توافقيتها المحدودة وتكلفتها العالية.
ال eSATA:
تكنولوجيا مشابهة لـ SATA ظهرت عام 2004، لكن مصممة للاستخدام الخارجي. تسمح هذه التكنولوجيا بتوصيل محركات أقراص SATA الخارجية عن طريق كيبل eSATA منفصل. لم تصبح eSATA شائعة مثل USB، حيث يفضل معظم المستخدمين استخدام USB لسهولة استخدامه وتوافقه الواسع.
■ النهاية
نكون هنا انتهينا من الجزء 2 الفصل 8 تماما من شهادة A plus المقدمة من CompTIA نتقدم الأن تقدم ملحوظ وواضح ولكن المشوار ما زال ايضا طويل وممتع جدا جدا لذلك احرص على قرائة كل فصل سريعا
و لا بد وانت تقرا ان تكون مركز جيدا لكل معلومة ومعك ورقة وقلم , لانك بالتاكيد ستحتاجها
واذا واجهتك اي مشكلة في الفهم او ما شابه , يمكنك على الفور الذهاب الى المجتمع الخاص بنا في Telegram للمناقشة والتواصل معنا من هنا
او اذا واجهتك مشكلة في الموقع او تريد اجابة سريعة يمكنك الذهاب الى اخر صفحة في الموقع ستجد صفحة اتصل بنا موجودة يمكنك ارسالة لنا مشكلتك , وسيتم الرد عليها بسرعة جدا ان شاء الله
ويمكنك الأنضمام الى المجتمع Hidden Lock بالكامل مع جميع قنواته للأستفادة في اخر الأخبار في عالم التقنية وايضا الكتب بالمجان والكورسات والمقالات من خلال الرابط التالي لمجموعة القنوات من هنا
يمكنك ايضا متابعتنا في منصات X او Twitter سابقا , لمشاهدة الاخبار والمقالات السريعة والمهمة من
وفقط كان معكم sparrow مقدم هذه الشهادة من فريق Hidden Lock
