محرك الأقراص الثابتة HDD هو جهاز تخزين بيانات دائم. تحتاج جميع أجهزة الحاسوب إلى جهاز تخزين ليقوم الحاسوب بتخزين البيانات الرقمية عليه، ومحرك الأقراص الثابتة هو مجرد مثال واحد لعدة أنواع من أجهزة التخزين.
يتم تركيب محركات الأقراص الثابتة داخل أجهزة الحاسوب المكتبية، والأجهزة المحمولة والإلكترونيات الاستهلاكية، ومصفوفات التخزين لدى المؤسسات في مراكز البيانات Data Center. حيث يمكنهم تخزين انظمة التشغيل والبرامج والملفات الأخرى.
وتوجد محركات الأقراص الثابتة HDD الداخلية في جهاز الحاسوب الخاص بك، بالقرب من وحدة المعالجة المركزية والمكونات الرئيسية الأخرى. يسهم هذا التقارب والإعداد في جعل محركات الأقراص الثابتة HDD الداخلية أسرع وأكثر متانة من محركات الأقراص الثابتة HDD الخارجية.
جدول المحتويات
لماذا تحتاج أجهزة الحاسوب إلى محرك الأقرص الثابتة HDD؟
هناك حاجة إلى أجهزة تخزين مثل الأقراص الثابتة لتثبيت أنظمة التشغيل والبرامج والألعاب و الفيدوهات وحفظ المستندات. فبدون أجهزة مثل محركات الأقراص الثابتة التي يمكنها الاحتفاظ بالبيانات، لن يتمكن مستخدموا الحاسوب من تخزين البرامج أو حفظ الملفات أو المستندات على أجهزة الحاسوب الخاصة بهم بعد إيقاف تشغيلها. هذا هو السبب في أن كل جهاز حاسوب يحتاج إلى جهاز تخزين واحد على الأقل للاحتفاظ بالبيانات بشكل دائم طالما كانت هناك حاجة إليها.
كيف يعمل محرك الأقراص الثابتة HDD؟
تتكون معظم محركات الأقراص الثابتة الأساسية من عدة أقراص دائرية مسطحة – مصنوعة إما من الألومنيوم أو الزجاج أو السيراميك – يتم وضعها داخل علبة معدنية محكمة الإغلاق. يتم تخزين البيانات على أسطح الأقراص في مسارات متحدة المركز. يكتب مغناطيس كهربائي صغير، يسمى الرأس المغناطيسي، رقما ثنائيا (1 أو 0) عن طريق مغنطة بقع صغيرة على القرص الدوار في اتجاهات مختلفة ويقرأ الأرقام عن طريق الكشف عن اتجاه مغنطة البقع. تتضمن العلبة أيضا رؤوس القراءة والكتابة التي تسجل المعلومات مغناطيسيا من وإلى المسارات الموجودة على الأطباق باستخدام رأس مغناطيسي. تحتوي الأقراص أيضا على طلاء مغناطيسي رقيق عليها.
يقوم المحرك بتدوير الأقراص بسرعات من 5400 إلى 15000 دورة في الدقيقة. أثناء دوران الأقراص، يتحكم المحرك في موضع رؤوس القراءة والكتابة التي تسجل وتقرأ المعلومات مغناطيسيا على كل قرص.
سعات تخزين محرك الأقراص الثابتة HDD
تتضمن بعض سعات محرك الأقراص HDD الأكثر شيوعا ما يلي:
16 جيجابايت و32 جيجابايت و64 جيجابايت. هذا النطاق هو من بين أدنى المعدلات لمساحة تخزين الأقراص الثابتة وعادة ما يوجد في الأجهزة القديمة والصغيرة.
120 جيجابايت و256 جيجابايت. يعتبر هذا النطاق عموما مناسب لأجهزة الحاسوب المكتبية أو المحمولة.
500 جيجابايت و1 تيرابايت و2 تيرابايت. عادة ما يعتبر حوالي 500 جيجابايت وما فوق من سعة تخزين الأقراص الثابتة مناسب للمستخدم العادي. يمكن للمستخدمين على الأرجح تخزين جميع موسيقاهم وصورهم ومقاطع الفيديو والملفات الأخرى بهذه المساحة. يجب على الأفراد الذين لديهم ألعاب تشغل مساحة كبيرة البحث على 1 تيرابايت إلى 2 تيرابايت من مساحة الأقراص الثابتة المناسبة لهم.
2 تيرابايت وأكثر. أي شيء يزيد عن 2 تيرابايت من مساحة الأقراص الثابتة مناسب للمستخدمين الذين يعملون مع ملفات عالية الدقة، والذين يحتاجون إلى تخزين أو إيواء كمية كبيرة من البيانات، أو الذين يرغبون في استخدام هذه المساحة للنسخ الاحتياطي والتكرار.
حاليا، أعلى سعة للأقراص الثابتة هي 20 تيرابايت. ومع ذلك، فإن محرك الأقراص الثابتة يحتوي في الواقع على مساحة أقل مما هو معلن عنه، حيث يستخدم نظام تشغيل القرص وهياكل نظام الملفات وبعض إجراءات تكرار البيانات جزءا من مساحة القرص.
قد يهمك أيضا قراءة مقال: محرك أقراص الحالة الصلبة SSD
مكونات محرك القرص الثابت والأنواع الشائعة له
يتكون محرك الأقراص الثابتة من أربعة مكونات أساسية وهي طبق القرص، ومحرك الدوران، ورأس القراءة والكتابة، و مجموعة من الدوائر الإلكترونية.
أبعاد الأقراص الثابتة هي الحجم المادي أو الهندسي لجهاز تخزين البيانات. تتبع أبعاد الأقراص الثابتة مجموعة من معايير الصناعة التي تحكم طولها وعرضها وارتفاعها. ووجود عامل شكل قياسي في صناعة محركات الأقراص يساعد في تحديد التوافق المشترك مع أجهزة الحاسوب المختلفة.
الأنواع الأكثر شيوعا لمحركات الأقراص الثابتة في أنظمة الحاسوب هي 2.5 بوصة و3.5 بوصة – والمعروفة أيضا باسم عامل الشكل الصغير (SFF) وعامل الشكل الكبير (LFF). تمثل القياسات 2.5 بوصة و3.5 بوصة القطر التقريبي.
بحلول عام 2009، توقف المصنعون عن تطوير الأقراص ذات الأبعاد 1.3 بوصة و1 بوصة و0.85 بوصة. حيث جعل انخفاض سعر الفلاش (USB Flash) الصغيرة الحجم وسهلة النقل هذه النوعية من محركات الأقراص الثابتة في التقاعد الدائم.
خمسة أخطاء شائعة تحدث لمحرك الأقراص الثابتة HDD
يمكن أن تفشل الأقراص الثابتة لمجموعة من الأسباب. ومع ذلك، يندرج الفشل عموما في الأسباب الخمسة التالية:
1. الفشل الكهربائي Electrical Failure
يحدث الفشل الكهربائي عندما تؤدي زيادة الطاقة، على سبيل المثال، إلى إتلاف الدوائر الإلكترونية للقرص الثابت، مما يتسبب في فشل رأس القراءة والكتابة أو لوحة الدوائر الكهربائية. إذا تم تشغيل القرص الثابت ولكن لا يمكنه قراءة البيانات وكتابتها أو الإقلاع (boot)، فمن المحتمل أن يكون واحد أو أكثر من مكوناته قد عانى من عطل كهربائي.
2. الفشل الميكانيكي Mechanical Failure
يمكن أن يحدث الفشل الميكانيكي بسبب البلى، وكذلك بسبب تأثير عنيف، مثل السقوط الشديد. قد يتسبب هذا، من بين أمور أخرى، في إصابة رأس محرك القراءة والكتابة بطبق دوار، مما يتسبب في أضرار مادية لا رجعة فيها.
3. الفشل المنطقي Logical Failure
يمكن أن تؤدي جميع أنواع تلف البيانات إلى فشل منطقي. يتضمن ذلك الملفات التالفة والبرامج الضارة والفيروسات أو إغلاق التطبيق بشكل غير صحيح أو إيقاف تشغيل جهاز الحاسوب أو خطأ بشري أو حذف الملفات المهمة لوظائف القرص الثابت عن طريق الخطأ.
4. فشل بسب قطاع سيىء Bad Sector Failure
يمكن أن يحدث فشل سيء في القطاع عندما تنحرف الوسائط المغناطيسية الموجودة على الطبق الدوار للقرص الثابت، مما يؤدي إلى تعذر الوصول إلى منطقة معينة على الطبق. القطاعات السيئة شائعة وغالبا ما تكون محدودة عند حدوثها. ومع ذلك، مع مرور الوقت، يمكن أن يزداد عدد القطاعات السيئة، مما يؤدي في النهاية إلى تعطل النظام أو الملفات التي يتعذر الوصول إليها أو تعليق أو تأخر تشغيل القرص الثابت.
5. فشل البرنامج الثابت Firmware
يمكن أن يؤدي هذا النوع من الفشل إلى تجميد القرص أثناء التشغيل أو الحاسوب الذي يتصل به القرص الثابت بعدم التعرف عليه أو التعرف عليه بشكل خاطئ.
يمكن أن تحدث أيضا العديد من الإخفاقات غير المعروفة التي تتراكم بمرور الوقت.
علامات شائعة تدل على وجود عطل في القرص الثابت
- التعطل المتكرر لنظام التشغيل أو إعادة التشغيل المتكررة.
- عدم استجابة الشاشة (مجمدة) أو فارغة.
- ظهور رسائل خطأ عند محاولة الوصول إلى الملفات.
- حدوث فقد أو حذف للملفات.
- بطء المعالج بشكل غير عادي في الوصول إلى الملفات وفتحها.
- ضوضاء غير منتظمة مثل النقر والصفير والاحتكاك وما إلى ذلك.
- ظهور الشاشة الزرقاء.
- زيادة القطاعات التالفة.
تطور محرك الأقراص الثابتة
في عام 2013، أعلنت سيجيت تكنولوجي Seagate Technology عن محركات الأقراص الثابتة التي تستخدم تقنية التسجيل المغناطيسي الاصطناعي (SMR). يزيد SMR من كثافة التخزين في محركات الأقراص الثابتة عن طريق وضع الطبقات على المسارات المغناطيسية على كل قرص، بدلا من وضعها بالتوازي مع بعضها البعض.
أعلنت HGST عن أول محرك أقراص ثابت مملوء بالهيليوم في عام 2012. فالهيليوم أقل كثافة وبرودة وأخف وزنا من الهواء، ويستهلك طاقة أقل، ويزيد من مساحة محرك الأقراص ويحسن الأداء مقارنة بمحركات الأقراص الثابتة التقليدية.
في عام 2016، أعلنت سيجيت عن محرك الأقراص الثابتة بالهيليوم سعة 10 تيرابايت.
في عام 2021، كشفت الشركة المصنعة لمحركات الأقراص ويسترن ديجيتال (Western Digital (WD النقاب عن محركي أقراص ثابتة بسعة 20 تيرابايت – محرك الأقراص الصلبة Ultrastar DC HC560 ومحرك الأقراص الصلبة WD Gold HDD Enterprise Class بابعاد 3.5 بوصة ولكن لهما حالات استخدام مختلفة. حيث يستهدف Ultrastar DC HC560 مزودي التخزين السحابي والخوادم وأنظمة الأمان وأجهزة التخزين المتصلة بالشبكة. اما محرك الأقراص الصلبة WD Gold فصمم للشركات التي تقوم بإستخدام تطبيقات ثقيلة مثل برامج المحاكاة.
الخلاصة
على الرغم من أن معظم مستخدمي أجهزة الحاسوب قد بدأوا يفضلون محركات أقراص الحالة الصلبة SDD، إلا أن محركات الأقراص الثابتة HDD لا تزال تستخدم بشكل متكرر لتخزين كميات كبيرة من البيانات. ويرجع ذلك جزئيا إلى أن محركات أقراص الحالة الصلبة أغلى من محركات الأقراص الثابتة. يتم تزويد العديد من مصفوفات التخزين في المؤسسات بمزيج من محركات الأقراص الثابتة ومحركات أقراص الحالة الصلبة لتقليل التكاليف مع توفير أداء أفضل. تملك محركات الأقراص الثابتة متوسط عمر أعلى مقارنة بمحرك أقراص الحالة الصلبة.