القرص الصلب من الناحية الوظيفية
سوف نناقش هنا الناحية الوظيفية في القرص الصلب ، وبسم الله نبدأ ......الأقراص الصلبة والأقسام المنطقية
| ما الفرق بين هذين المصطلحين ؟ تعني كلمة "القرص الصلب " ذلك الصندوق الصغير الذي تسميه harddisk أو بالبلدي "هاردسك" بكل ما يحتويه من أجهزة ومعدات ، والذي يستخدم لتخزين البيانات عليه. أما القسم المنطقي فهو في الواقع التقسيم الوظيفي للقرص الصلب ، أي أنه يمكن تقسيم القرص الصلب إلى أقسام باستخدام أحد البرامج المخصصة لهذا الغرض ( مثل برنامج FDISK المضمن مع دوس أو برنامج partition magic ) فإذا كان عندك قرص صلب فيمكن تقسيمه إلى c: و d: مثلاً ويسمى كلاً منهما قسم منطقي . يعتمد الحجم الأكبر المسموح به للقرص المنطقي على نظام الملفات للقرص ، يوضح الشكل المقابل رسم تمثيلي لقرص صلب غير مجزأ (رقم 1 ) ، بينما يمثل الشكل (2) القرص بعد تجزئته إلى c و d . | يمثل اللون الأحمر مساحة غير مستخدمة من القرص ، اللون الوردي يمثل ال C أما الأزرق فال D |
وفي الحقيقة أن استغلال كامل مساحة القرص الصلب ليس إجبارياً ، أنظر مثلاً للشكل رقم 3 حيث تم استغلال جزء من المساحة الكلية للقرص وبقي جزء منها غير مستغل ، ولكن في الواقع العملي لا أحد يود فعل ذلك حيث يرغب الجميع باستغلال كامل مساحة القرص ، ماعدا في بعض الحالات الخاصة .
تقسيم القرص الصلب
جميع الأقراص الصلبة الجديدة لابد من تقسيمها وتهيئتها (format) قبل استعمالها ، وفيها نقسم القرص الصلب إلى أجزاء يسمى كل جزء منها قسم منطقي (LDL=logical drive letter) مثل c: و d: ، وعملية التقسيم والتهيئة السابق ذكرها ضرورية حتى لو كان القرص سيجزأ لقسم واحد فقط .
توجد برامج كثيرة لتقسيم القرص الصلب منها fdisk المرافق لنظام التشغيل "دوس" ، كما يوجد عدد من البرامج الأخرى مثل partition magic مثلاً .
عند تقسيم قرص ما فإن أحد الأقسام ( عادة تكون c: ) يعرف كقسم نشط وهذا معناه هو أن الجهاز يجب أن يقلع منه ، فيما تكون جميع الأقسام الأخرى أقسام ممتدة .
أنواع تقسيمات القرص الصلب
إذا كان لديك قرص صلب لنقل 10 جيجابايت وقسمته إلى ثلاث أقسام C D و E فإن هذه الأقسام ليست في الواقع متماثلة بل إنها تختلف عن بعضها ، يوجد لدينا ثلاث أنواع من التقسيمات :
1- القسم أو الأقسام المنطقية : هي الأقسام التي تمثل في مجموعها القرص الصلب ، مثل C D E F G H إلخ ..... يتكون أي قسم منطقي من منطقة خاصة في بداية القرص تسمى "منطقة النظام " system area وتخزن فيها معلومات التعامل مع القرص الصلبxxxx.
2- القسم المنطقي الأساسي primary : وهو دائماً أول قسم من الأقسام ( عادة ال c ) وهو عبارة عن قسم منطقي أي أنه نوع خاص من الأقسام المنطقية
3- القسم الممتد extended : وهو عبارة عن جميع الأقسام الأخرى غير ال c
فلو فرضنا أن القرص مقسم إلى ثلاث أقسام C D E فإن القسم الأول C يعتبر قسم منطقي أساسي والآخرين D و E يعتبر كل واحد منهم قسم منطقي فيما يعتبر مجموع D + E القسم الممتد من القرص .
ويمكن إعطاء أمثلة عن هذه الأقسام بالرسم المقابل حيث لدينا 6 مستطيلات مرقمة من 1 إلى 6 يمثل كل منها مثال لقرص صلب والمستطيلات الملونة تمثل أقسام القرص الصلب ويمثل اللون الأحمر القسم الأقاسي ( ال c ) أما الإطار الأخضر فيمثل القسم الممتد وباقي الألوان تمثل الأقسام المنطقية الأخرى ، لاحظ أيضاً أن بداية القرص من جهة اليسار وأن حجم الأقسام تمثل في الرسم بحجم المستطيلات الملونة .
أود أن تلاحظ على الرسم التمثيلي المقابل ما يلي :
- ال C دائماً في بداية القرص
- ال C يمكن أن يكون صغيراً (مثال 6 ) أو كبير جداً (رقم 5 ) أو ما بين ذلك كما يمكن أن يحتل كامل مساحة القرص (رقم 4 ) .
- القسم الممتد (اللون الأخضر ) يحتل المساحة المتبقية من القرص مهما صغرت (رقم 5 ) أو كبرت (رقم 6)
- يمكن للقرص الصلب أن يحوي قسم واحد فقط (رقم 4) وفي هذه الحالة لا حاجة للقسم الممتد
- يمكن للقسم الممتد أن يحتوي على قسم واحد ( رقم 3 ) أو أكثر (رقم 6) ، وأقصى عدد هو بعدد الحروف الأبجدية ناقص منها 3 أعداد (جميع الحروف ماعدا A B و C )
- يمكن لكل قسم من الأقسام المنطقية(سواء القسم الأساسي أو الأقسام المنطقية الأخرى ) أن يكون كبيراً (رقم 4 ) أو صغيراً ( حرف I في رقم 6 )
الحد الأقصى لتجزئة القرص
يوجد في العديد من الحاسبات حد أعلى للقرص الصلب الذي يمكن تركيبه أو حد أعلى للقسم المنطقي الواحد من القرص ونستعرض هنا هذه الحدود وأسبابها :
- الحاسبات القديمة: في أوائل أيام الحاسبات الشخصية القديمة جداً ( عام 1982 م) حددت شركة IBM الحد الأقصى للقرص الصلب بـ 10 ميجابايت ، وكانت هذه السعة في ذلك الوقت تعتبر كبيرة جداً ، كما أن نسخة دوس المستخدمة في ذلك الوقت ( DOS 2.0 ) كانت ذات 12 بت لذلك حددت حجم أقصى للقرص بـ16 ميجابايت ، كما أن نسخة دوس تلك لم تكن تدعم تعدد الأقسام المنطقية ، وفيما بعد جاءت النسخة 3.0 من دوس بزيادة للقرص الصلب المسموح به إلى 32 ميجابايت ، ومن ثم جاءت النسخة 4.0 بزيادة إلى 128 ميجابايت .
- 504 ميجابايت : يحصل هذا الحد بينية IDE وبيوس غير محدث ، دعني أوضح ذلك .... حتى يستطيع نظام التشغيل التعرف على القرص الصلب يجب أن يتعرف البيوس على القرص الصلب أولاً لذلك عند وجود بيوس لا يدعم سوى عدد محدود من السلندرات / الرؤوس/القطاعات + وجود بينية IDE تدعم عدد أقصى معين من السلندرات / الرؤوس/ القطاعات فإن نظام التشغيل يكون محدوداً بهذه الأعداد وينتج عن ذلك حد أصى مقداره 504 ميجابايت للقرص .
- 2 جيجابايت للقسم المنطقي : هذا الحد يوجد مع استعمال أنظمة التشغيل وندوز (دوس 7) 95 أو ما هو أقدم ، ويأتي هذا الحد من تحديد دوس 7 حداً أقصى للكلستر الواحد بـ 64 قطاع ( أي 32 كيلوبايت ) وعدد الكلسترات الأقصى ( 2 أس 16 ) = 65536 مما ينتج عنه 2 جيجابايت للقسم المنطقي الواحد .
- 8 جيجابايت : عند استعمال ال LBA فإن الحد الأقصى لأي قرص هو 8 جيجابايت
كيفية تعيين الأحرف للأقسام المنطقية
عندما يقلع الحاسب فإنه يحدد أحرف الأقسام المنطقية باستعمال أسس معينة وهي على الشكل التالي :
- القسم المنطقي الفعال في القرص الصلب الأول يكون هو ال C
- عند وجود أي أقسام فعالة في أقراص صلبة أخرى فإنه يجعلها بعد ال C
- الأقسام المنطقية للقرص الصلب الأول له الأولوية ، ثم الأقسام المنطقية للأقراص الأخرى .
المثال الأول هو المثال العلوي في الرسم المقابل حيث تم جعل الحرف الأول للقسم النشط من القرص الصلب الأول وتبعه القسم النشط من القرص الصلب الثاني ومن ثم تبعه الأقسام المنطقية في القرص الأول ثم في القرص الثاني ، ويتبع المثال الثاني نفس القواعد .
لماذا نقسم القرص الصلب
إذا كان لديك قرص صلب 10 جيجا بايت فلماذا تود تقسيمه لأكثر من قسم ( C ، D ) ؟ هناك عدة أسباب قد تدفعك لذلك :
1- إذا كان نظام التشغيل المركب في جهازك هو وندوز 95 فلا بديل عن تقسيم القرص الصلب ، لأن أكبر حجم للقرص المنطقي الواحد هو 2 جيجا كما أسلفنا .
2- إن تقسيم القرص الصلب لأقسام يساعد على ترتيب البيانات ، فمثلاً قد ترغب في جعل البرامج في ال C والبيانات الأخرى في الD وهكذا .
3- ربما ترغب في تركيب أكثر من نظام تشغيل واحد ، كلاً منها في قسم منطقي مختلف .
4- تقسيم القرص الصلب إلى أقسام يوفر في مساحة القرص الصلب وذلك كون حجم الكلستر أقل ( أنظر موضوع الكلستر XXXX)
نظام الملفات
قبل أن نستطيع استخدام أي قرص ( قرص صلب ، مرن ، قرص zip أو غيرها ) لابد من تهيئة ذلك القرص ، وعندما نهيئ ذلك القرص فإنما نقوم بتقسيمه إلى وحدات تخزين صغيرة تسمى الكلسترات (جمع كلستر cluster )، وعندما نخزن ملف ما فإنه يخزن في واحد من هذه الكلسترات ، وإذا كان الملف كبيراً فإن القرص الصلب يقسمه إلى عدد من الكلسترات يكفي لتخزين الملف .
ومجموعة الكلسترات المكونة لملف ما لا يشترط بالضرورة أن تكون موجودة في أماكن متجاورة على القرص بل يمكن أن تكون متفرقة ، ولكل كلستر من كلسترات القرص له رقم مميز عن الكلسترات الأخرى ونظام الملفات لديه سجل ( يسمى FAT اختصاراً لـ File Allocation Table ) بجميع الملفات وأماكن الكلسترات المكونة لها ( أي أنها خريطة للكلسترات ) و عندما يود نظام التشغيل ( مثل وندوز ) قراءة ملف ما من القرص الصلب فيمكنه ذلك بالاستعانة بنظام الملفات للقرص الذي يمكنه من معرفة أين توجد الكلسترات المكونة لملف ما مما يمكن نظام التشغيل من قراءة الملف .
وعندما يمسح المستخدم أحد الملفات فإن نظام التشغيل لا يمسح البيانات الموجودة في الكلسترات بل ببساطة يكتب في ال FAT أن هذه الكلسترات لا تنتمي لأي ملف وبالتالي يستطيع نظام التشغيل فيما بعد إحلال بيانات لملفات جديدة مكان البيانات القديمة ، وإذا أراد النظام تخزين بيانات جديدة فإنه لا يخزنها في الكلسترات التي بها بيانات قديمة بل يختار كلسترات لم يخزن فيها ملفات من قبل ، وفائدة هذه الطريقة هي شيئين :
- أنه إذا أراد المستخدم إسترجاع بعض الملفات التي مسحها فيمكن لبرنامج متخصص في هذا أن يفحص القرص بحثاً عن كلسترات بها بيانات من ملفات قديمة فيقوم باسترجاع تلك البيانات .
- أن استعمال هذه الطريقة أسرع من مسح البيانات ، فعملية تغيير ال FAT ليلغي مواقع كلسترات الملف أسرع من إلغاء جميع الكلسترات هذا لأن ال FAT ل يحتوي سوى على أرقام هذه الكلسترات بينما الكلسترات تحوي بيانات قد تكون كبيرة جداً.
نظام الملفات | نظام التشغيل | الحجم الأقصى للقرص المنطقي الواحد |
FAT16 | أغلبها ( دوس و وندوز 3.11 و 95 و 98 و 2000 و NT ) وOS/2 بعض أصدارات لينكس ، لذا فهو أكثر أنظمة الملفات شيوعاً | 2.1 جيجابايت |
VFAT | نفس مواصفات FAT16 ولكن مع الاسماء الطويلة للملفات | 2.1 جيجابايت |
FAT 32 | وندوز 98 ، وندوز 2000 ، وندوز 95 OSR النسخة الثانية (الأنجليزي فقط ) | 2 تيرابايت (2048 جيجابايت) |
NTFS (اختصار لـ "NT File System" ) | وندوز NT ، وهو نظام أفضل من FAT16 و 32 حيث يعطي سرعة أكبر و موثوقية في الأداء وكذل مستوى أعلى من الأمان وقليل من المساحة الضائعة . | |
HPFS ( اختصار لـ "High Performance File System" ) | OS/2 |
بعض أنظمة التشغيل القديمة لا تقبل أقرص أكبر من حجم معين :
نظام التشغيل | الحجم الأقصى |
دوس الإقدم من الإصدار 3.0 | 16 ميجابايت |
دوس 3.0 إلى 3.32 | 32 ميجابايت |
دوس 4.0 | 128 ميجابايت |
دوس 5.0 | 528 ميجابايت ( أو 1024 سلندر) |
يوجد جدول على بداية القرص الصلب مكتوب فيه عنوان كل ملف على القرص ، ولكن الأمر ليس بتلك البساطة حيث أن العديد من الملفات على القرص تكون مجزئة بحيث يمكن أن يخزن أجزاء مختلفة من الملف الواحد في عدة أماكن !!!! كيف ذلك ؟
للإجابة على ذلك السؤال يجب إلقاء بعض الضوء على تركيبة القرص الصلب الداخلية..
تهيئة القرص الصلب
يوجد لدينا نوعين من التهيئة (format):
- تهيئة المستوى المنخفض (low level format)
- تهيئة المستوى العالي (high level format)
