تخزين بيانات الحاسوب

الموسوعة الحرة

1 جيجابايت من ذاكرة الوصول العشوائي الديناميكية (SDRAM) مثبتة في جهاز كمبيوتر . مثال على وحدة التخزين الأساسية . 
محرك أقراص صلبة PATA بسعة 15 جيجابايت من عام 1999. عند توصيله بجهاز كمبيوتر، فإنه يعمل كوحدة تخزين ثانوية . 

تخزين البيانات الحاسوبية أو تخزين البيانات الرقمية هو عملية حفظ البيانات الرقمية باستخدام تقنية تتكون من مكونات حاسوبية ووسائط تسجيل . يُعد تخزين البيانات الرقمية وظيفة أساسية ومكونًا جوهريًا للحواسيب. [ 1 ] : 15-16

بشكل عام، تُسمى مكونات التخزين الأسرع والأكثر تطايرًا " ذاكرة "، بينما تُسمى المكونات الأبطأ والأكثر استمرارية "تخزينًا". وقد تم توسيع هذا التمييز في بنية فون نيومان ، حيث تتكون وحدة المعالجة المركزية (CPU) من جزأين رئيسيين: وحدة التحكم ووحدة الحساب والمنطق (ALU). تتحكم الأولى في تدفق البيانات بين وحدة المعالجة المركزية والذاكرة، بينما تُجري الثانية العمليات الحسابية والمنطقية على البيانات. عمليًا، تستخدم جميع أجهزة الكمبيوتر تقريبًا تسلسلًا هرميًا للذاكرة ، [ 1 ] : 468-473 ، يضع الذاكرة بالقرب من وحدة المعالجة المركزية والتخزين في مكان أبعد.

في أجهزة الكمبيوتر الحديثة، تُستخدم محركات الأقراص الصلبة (HDDs) أو محركات الأقراص ذات الحالة الصلبة (SSDs) عادةً للتخزين.

بيانات

يُمثل الحاسوب الرقمي الحديث البيانات باستخدام النظام العددي الثنائي . تُعد خلية الذاكرة اللبنة الأساسية لذاكرة الحاسوب ، حيث تخزن بتًا واحدًا من المعلومات الثنائية التي يمكن ضبطها لتخزين القيمة 1، وإعادة ضبطها لتخزين القيمة 0، والوصول إليها عن طريق قراءة الخلية. [ 2 ] [ 3 ]

يمكن تحويل النصوص والأرقام والصور والصوت، وأي شكل آخر من أشكال المعلومات تقريبًا، إلى سلسلة من البتات ، أو الأرقام الثنائية، حيث تمثل كل بتة قيمة 0  أو  1. وحدة التخزين الأكثر شيوعًا هي البايت ، الذي يساوي 8 بتات. تتألف البيانات الرقمية من التمثيل الثنائي لجزء من المعلومات، وغالبًا ما يتم ترميزها عن طريق تعيين نمط بت لكل حرف أو رقم أو عنصر وسائط متعددة . توجد العديد من المعايير للترميز (مثل ترميز الأحرف مثل ASCII ، وترميز الصور مثل JPEG ، وترميز الفيديو مثل MPEG-4 ).

التشفير

لأسباب أمنية ، قد يتم تشفير أنواع معينة من البيانات أثناء التخزين لمنع إمكانية إعادة بناء المعلومات بشكل غير مصرح به من أجزاء من لقطات التخزين. يحمي التشفير أثناء النقل البيانات أثناء إرسالها. [ 4 ]

ضغط

تتيح طرق ضغط البيانات في كثير من الحالات (مثل قواعد البيانات) تمثيل سلسلة من البتات بسلسلة بتات أقصر ("ضغط")، ثم إعادة بناء السلسلة الأصلية ("فك الضغط") عند الحاجة. يؤدي هذا إلى استخدام مساحة تخزين أقل بكثير (بنسبة عشرات بالمئة) لأنواع عديدة من البيانات، على حساب زيادة العمليات الحسابية (الضغط وفك الضغط عند الحاجة). يتم تحليل المفاضلة بين توفير تكلفة التخزين وتكاليف العمليات الحسابية ذات الصلة، بالإضافة إلى التأخيرات المحتملة في توفر البيانات، قبل اتخاذ قرار بشأن الاحتفاظ ببيانات معينة مضغوطة أم لا.

الضعف والموثوقية

تختلف أنواع تخزين البيانات في نقاط ضعفها وطرق تحليل الأعطال التنبؤية . ومن نقاط الضعف التي قد تؤدي إلى فقدان البيانات بالكامل فورًا: تلف رؤوس القراءة/الكتابة في محركات الأقراص الصلبة الميكانيكية، وتعطل المكونات الإلكترونية في ذاكرة الفلاش.

التكرار

تُمكّن خاصية التكرار الحاسوب من اكتشاف الأخطاء في البيانات المشفرة (على سبيل المثال، انقلاب بت عشوائي نتيجة إشعاع عشوائي ) وتصحيحها باستخدام خوارزميات رياضية. تُستخدم طريقة فحص التكرار الدوري (CRC) عادةً في الاتصالات والتخزين لاكتشاف الأخطاء . تشمل حلول التكرار نسخ التخزين ، ونسخ الأقراص ، وتقنية RAID ( مصفوفة الأقراص المستقلة المتكررة ).

اكتشاف الأخطاء

قياس معدل الخطأ على قرص DVD+R . الأخطاء الطفيفة قابلة للتصحيح وتقع ضمن نطاق مقبول.

يمكن تقدير احتمالية تعطل محركات الأقراص الصلبة باستخدام بيانات تشخيص SMART التي تتضمن ساعات التشغيل وعدد مرات الدوران، على الرغم من أن موثوقيتها محل جدل. [ 5 ] يمكن تحديد حالة الوسائط الضوئية بقياس الأخطاء الطفيفة القابلة للتصحيح ، حيث يشير ارتفاع عددها إلى تدهور حالة الوسائط أو انخفاض جودتها. قد يؤدي كثرة الأخطاء الطفيفة المتتالية إلى تلف البيانات. لا تدعم جميع الشركات المصنعة ونماذج محركات الأقراص الضوئية فحص الأخطاء. [ 6 ]

بنيان

بدون ذاكرة كافية، لن يتمكن الحاسوب إلا من تنفيذ عمليات ثابتة وإخراج النتائج فورًا، مما يستلزم إعادة تهيئة مكوناته المادية لتشغيل أي برنامج جديد. يُستخدم هذا الأسلوب غالبًا في أجهزة مثل الآلات الحاسبة المكتبية ، ومعالجات الإشارات الرقمية ، وغيرها من الأجهزة المتخصصة. تتميز آلات فون نيومان بوجود ذاكرة تُخزن فيها تعليمات التشغيل والبيانات، [ 1 ] : 20 بحيث لا تحتاج إلى إعادة تهيئة مكوناتها المادية لكل برنامج جديد، بل يمكن ببساطة إعادة برمجتها بتعليمات جديدة في الذاكرة. كما أنها تميل إلى أن تكون أبسط في التصميم ، حيث يمكن لمعالج بسيط نسبيًا الاحتفاظ بحالة بين العمليات الحسابية المتتالية لبناء نتائج إجرائية معقدة. معظم الحواسيب الحديثة هي آلات فون نيومان.

التخزين والذاكرة

في الاستخدام المعاصر، يشير مصطلح "التخزين" عادةً إلى مجموعة فرعية من تخزين بيانات الحاسوب، تشمل أجهزة التخزين ووسائطها التي لا يمكن الوصول إليها مباشرةً من قِبل وحدة المعالجة المركزية ، أي التخزين الثانوي أو الثالثي . تشمل أشكال التخزين الشائعة محركات الأقراص الصلبة ، ومحركات الأقراص الضوئية ، والأجهزة غير المتطايرة (أي الأجهزة التي تحتفظ بمحتوياتها عند إيقاف تشغيل الحاسوب). [ 7 ] من ناحية أخرى، يُستخدم مصطلح " الذاكرة " للإشارة إلى تخزين البيانات بتقنية القراءة والكتابة لأشباه الموصلات ، وعادةً ما تكون ذاكرة الوصول العشوائي الديناميكية (DRAM). ذاكرة الوصول العشوائي الديناميكية هي شكل من أشكال الذاكرة المتطايرة التي تتطلب أيضًا إعادة قراءة المعلومات المخزنة وإعادة كتابتها بشكل دوري، أو تحديثها ؛ أما ذاكرة الوصول العشوائي الثابتة (SRAM) فهي مشابهة لذاكرة الوصول العشوائي الديناميكية، إلا أنها لا تحتاج إلى تحديث طالما أن الطاقة موصولة.

في الاستخدام المعاصر، يشير التسلسل الهرمي للذاكرة للتخزين الأساسي والتخزين الثانوي في بعض الاستخدامات إلى ما كان يسمى تاريخياً، على التوالي، التخزين الثانوي والتخزين الثالثي . [ 8 ]

أساسي

تتنوع أشكال التخزين، وتُصنّف حسب بُعدها عن وحدة المعالجة المركزية . تتكون المكونات الأساسية للحاسوب متعدد الأغراض من وحدة الحساب والمنطق ، ودائرة التحكم ، ومساحة التخزين، وأجهزة الإدخال والإخراج . كانت التكنولوجيا والسعة مماثلة لتلك الموجودة في الحواسيب المنزلية الشائعة حوالي عام 2005.

الذاكرة الرئيسية (المعروفة أيضًا بالذاكرة الأساسية أو الذاكرة الداخلية أو وحدة التخزين الأساسية )، والتي يُشار إليها غالبًا ببساطة بالذاكرة ، هي وحدة تخزين يمكن الوصول إليها مباشرةً من وحدة المعالجة المركزية. تقرأ وحدة المعالجة المركزية باستمرار التعليمات المخزنة فيها وتنفذها حسب الحاجة. كما تُخزن أي بيانات يتم التعامل معها بشكل فعال هناك بطريقة موحدة. تاريخيًا، استخدمت الحواسيب الأولى خطوط التأخير أو أنابيب ويليامز أو الأسطوانات المغناطيسية الدوارة كوحدات تخزين أساسية. وبحلول عام 1954، استُبدلت هذه الطرق غير الموثوقة في الغالب بذاكرة ذات نواة مغناطيسية . وظلت ذاكرة النواة مهيمنة حتى سبعينيات القرن العشرين، عندما سمحت التطورات في تكنولوجيا الدوائر المتكاملة لذاكرة أشباه الموصلات بأن تصبح منافسة اقتصاديًا.

أدى ذلك إلى ظهور ذاكرة الوصول العشوائي الحديثة ، وهي صغيرة الحجم وخفيفة الوزن، ولكنها باهظة الثمن نسبيًا. ذاكرة الوصول العشوائي المستخدمة للتخزين الأساسي متطايرة ، أي أنها تفقد البيانات عند انقطاع التيار الكهربائي عنها لفترة محددة . بالإضافة إلى تخزين البرامج المفتوحة، تعمل ذاكرة الوصول العشوائي كذاكرة تخزين مؤقتة للقرص ومخزن مؤقت للكتابة لتحسين أداء القراءة والكتابة. تستعير أنظمة التشغيل سعة من ذاكرة الوصول العشوائي للتخزين المؤقت طالما لم تكن هناك حاجة إليها من قِبل البرامج قيد التشغيل. [ 9 ] يمكن استخدام الذاكرة الاحتياطية كوحدة تخزين في ذاكرة الوصول العشوائي لتخزين البيانات مؤقتًا وبسرعة عالية. إلى جانب ذاكرة الوصول العشوائي الرئيسية ذات السعة الكبيرة، توجد طبقتان فرعيتان إضافيتان للتخزين الأساسي:

  • تُعدّ سجلات المعالج أسرع أنواع تخزين البيانات، إذ تقع داخل المعالج، ويحتوي كل سجل عادةً على كلمة بيانات (غالباً 32 أو 64  بت). تُوجّه تعليمات وحدة المعالجة المركزية وحدة الحساب والمنطق لإجراء عمليات حسابية أو غيرها من العمليات على هذه البيانات.
  • تُعدّ ذاكرة التخزين المؤقت للمعالج مرحلة وسيطة بين المسجلات الأسرع والذاكرة الرئيسية الأبطأ، فهي أسرع من الذاكرة الرئيسية ولكن بسعة أقل بكثير. كما يُستخدم عادةً إعداد ذاكرة التخزين المؤقت الهرمية متعددة المستويات ، بحيث تكون ذاكرة التخزين المؤقت الأساسية هي الأصغر والأسرع، بينما تكون ذاكرة التخزين المؤقت الثانوية أكبر وأبطأ.

تُعتبر وحدات التخزين الأساسية، بما في ذلك ذاكرة القراءة فقط (ROM ) وذاكرة القراءة فقط القابلة للمسح كهربائيًا (EEPROM) وذاكرة الفلاش NOR وذاكرة الوصول العشوائي (RAM )، [ 10 ] قابلة للعنونة على مستوى البايت . وترتبط هذه الذاكرة بوحدة المعالجة المركزية (CPU) بشكل مباشر أو غير مباشر عبر ناقل الذاكرة ، الذي يتألف من ناقل العناوين وناقل البيانات . تُرسل وحدة المعالجة المركزية أولًا رقمًا يُسمى عنوان الذاكرة عبر ناقل العناوين، والذي يُشير إلى موقع البيانات المطلوب. ثم تقرأ أو تكتب البيانات في خلايا الذاكرة باستخدام ناقل البيانات. بالإضافة إلى ذلك، تُعد وحدة إدارة الذاكرة (MMU) جهازًا صغيرًا بين وحدة المعالجة المركزية وذاكرة الوصول العشوائي، حيث تُعيد حساب عنوان الذاكرة الفعلي. تُتيح وحدات إدارة الذاكرة إدارة الذاكرة ؛ فقد تُوفر، على سبيل المثال، تجريدًا للذاكرة الافتراضية أو مهامًا أخرى.

نظام الإدخال والإخراج الأساسي (BIOS)

تُستخدم وحدة التخزين الأساسية غير المتطايرة، التي تحتوي على برنامج بدء تشغيل صغير ( BIOS )، لتهيئة الحاسوب، أي لقراءة برنامج أكبر من وحدة التخزين الثانوية غير المتطايرة إلى ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) وبدء تنفيذه. تُسمى التقنية غير المتطايرة المستخدمة لهذا الغرض ذاكرة القراءة فقط (ROM). معظم أنواع ذاكرة القراءة فقط ليست للقراءة فقط حرفيًا، ولكن الكتابة إليها صعبة وبطيئة . تقوم بعض الأنظمة المدمجة بتشغيل البرامج مباشرةً من ذاكرة القراءة فقط، لأن هذه البرامج نادرًا ما تُعدّل. لا تُخزّن الحواسيب القياسية في الغالب الكثير من البرامج في ذاكرة القراءة فقط، باستثناء البرامج الثابتة ، وتستخدم سعات تخزين ثانوية كبيرة.

المرحلة الثانوية

تختلف وحدة التخزين الثانوية (المعروفة أيضًا بالذاكرة الخارجية أو وحدة التخزين المساعدة ) عن وحدة التخزين الأساسية في أنها لا يمكن الوصول إليها مباشرةً من وحدة المعالجة المركزية. تستخدم أجهزة الكمبيوتر قنوات الإدخال/الإخراج للوصول إلى وحدة التخزين الثانوية ونقل البيانات المطلوبة إلى وحدة التخزين الأساسية. تتميز وحدة التخزين الثانوية بأنها غير متطايرة، حيث تحتفظ بالبيانات حتى بعد انقطاع التيار الكهربائي عنها. عادةً ما تحتوي أنظمة الكمبيوتر الحديثة على سعة تخزين ثانوية أكبر بمئتي ضعف من سعة التخزين الأساسية نظرًا لانخفاض تكلفة وحدة التخزين الثانوية.

في الحواسيب الحديثة، تُستخدم محركات الأقراص الصلبة (HDD) أو محركات الأقراص ذات الحالة الصلبة (SSD) عادةً كوحدات تخزين ثانوية. يُقاس زمن الوصول لكل بايت في محركات الأقراص الصلبة أو محركات الأقراص ذات الحالة الصلبة عادةً بالمللي ثانية ، بينما يُقاس زمن الوصول لكل بايت في وحدات التخزين الأساسية بالنانو ثانية . أما أجهزة التخزين الضوئية الدوارة ، مثل محركات الأقراص المدمجة (CD) وأقراص DVD ، فتتميز بأزمنة وصول أطول. ومن الأمثلة الأخرى على تقنيات التخزين الثانوية: ذاكرة الفلاش USB ، والأقراص المرنة ، والشريط المغناطيسي ، والشريط الورقي ، والبطاقات المثقبة ، وأقراص ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) .

لتقليل زمن البحث وزمن استجابة الدوران، تُنقل البيانات من وإلى وحدات التخزين الثانوية، بما في ذلك محركات الأقراص الصلبة (HDD ) ومحركات الأقراص الضوئية (ODD) ومحركات الأقراص ذات الحالة الصلبة (SSD) ، على شكل كتل متجاورة كبيرة. ويمكن الوصول إلى وحدات التخزين الثانوية عن طريق العنونة على مستوى الكتلة؛ فبمجرد وصول رأس القراءة/الكتابة على محركات الأقراص الصلبة إلى الموضع الصحيح ووصول البيانات، يصبح الوصول إلى البيانات اللاحقة على المسار سريعًا جدًا. وهناك طريقة أخرى لتقليل اختناق الإدخال/الإخراج، وهي استخدام أقراص متعددة بالتوازي لزيادة عرض النطاق الترددي بين الذاكرة الرئيسية والثانوية، على سبيل المثال، باستخدام تقنية RAID . [ 11 ]

غالبًا ما تُهيأ وحدات التخزين الثانوية وفقًا لنظام ملفات ، مما يوفر التجريد اللازم لتنظيم البيانات في ملفات ومجلدات ، بالإضافة إلى توفير بيانات وصفية تُحدد مالك الملف، ووقت الوصول إليه، وصلاحيات الوصول، وغيرها من المعلومات. تستخدم معظم أنظمة تشغيل الحاسوب مفهوم الذاكرة الافتراضية ، مما يسمح باستخدام سعة تخزين أساسية أكبر من السعة المتاحة فعليًا في النظام. وعندما تمتلئ الذاكرة الأساسية، ينقل النظام الأجزاء الأقل استخدامًا ( الصفحات ) إلى ملف تبديل أو ملف صفحات على وحدة التخزين الثانوية، ويسترجعها لاحقًا عند الحاجة.

التعليم العالي

مكتبة أشرطة كبيرة ، مع خراطيش أشرطة موضوعة على رفوف في المقدمة، وذراع آلية تتحرك في الخلف. يبلغ الارتفاع المرئي للمكتبة حوالي 180  سم.

تتضمن وحدة التخزين الثلاثية، أو الذاكرة الثلاثية، عادةً ذراعًا آلية تقوم بتركيب وفك وسائط التخزين القابلة للإزالة من قاعدة بيانات فهرسية إلى جهاز تخزين وفقًا لمتطلبات النظام. تُستخدم هذه الوحدة بشكل أساسي لأرشفة المعلومات التي نادرًا ما يتم الوصول إليها، نظرًا لبطئها الشديد مقارنةً بوحدة التخزين الثانوية (على سبيل المثال، من 5 إلى 60 ثانية مقابل من 1 إلى 10 مللي ثانية). يُعد هذا مفيدًا بشكل خاص لمخازن البيانات الضخمة للغاية، والتي يتم الوصول إليها دون تدخل بشري. تشمل الأمثلة النموذجية مكتبات الأشرطة ، ووحدات التخزين الضوئية ، ومصفوفات الأقراص الخاملة الضخمة ( MAID ). تُعرف وحدة التخزين الثلاثية أيضًا باسم التخزين شبه المتصل بالإنترنت لأنها "شبه متصلة بالإنترنت". [ 12 ] إدارة التخزين الهرمية هي استراتيجية أرشفة تتضمن نقل الملفات غير المستخدمة لفترة طويلة تلقائيًا من وحدات تخزين الأقراص الصلبة السريعة إلى المكتبات أو وحدات التخزين الضوئية.

غير متصل بالإنترنت

التخزين غير المتصل هو تخزين بيانات الحاسوب على وسيط أو جهاز لا يخضع لسيطرة وحدة المعالجة المركزية . [ 13 ] تُسجل البيانات على هذا الوسيط، عادةً في جهاز تخزين ثانوي أو ثالثي، ثم يُزال أو يُفصل فعليًا. على عكس التخزين الثالثي، لا يمكن الوصول إليه إلا بتدخل بشري. يُستخدم هذا النوع من التخزين لنقل المعلومات نظرًا لسهولة نقل الوسيط المفصول. في الحواسيب الشخصية الحديثة، تُستخدم معظم وسائط التخزين الثانوية والثالثية أيضًا للتخزين غير المتصل.

اتصال الشبكة

يمكن توصيل وحدة تخزين ثانوية أو ثالثية بجهاز كمبيوتر باستخدام شبكات الكمبيوتر . هذا المفهوم لا ينطبق على وحدة التخزين الأساسية.

سحاب

يعتمد التخزين السحابي على بنية تحتية افتراضية عالية الكفاءة . [ 14 ] وهو جزء من الحوسبة السحابية ، ويتميز بواجهات سحابية أصلية خاصة به، ومرونة وقابلية توسع شبه فورية ، ودعم تعدد المستخدمين ، وموارد مدفوعة حسب الاستخدام . يمكن استخدام خدمات التخزين السحابي من خدمة خارجية أو نشرها محليًا. [ 15 ]

نماذج النشر

تحدد نماذج نشر الحوسبة السحابية التفاعلات بين مزودي الخدمات السحابية والعملاء. [ 16 ]

  • تُستخدم السحابات الخاصة ، على سبيل المثال، في أمن الحوسبة السحابية للحد من زيادة مساحة سطح الهجوم الناتجة عن الاستعانة بمصادر خارجية لتخزين البيانات. [ 17 ] السحابة الخاصة هي بنية تحتية سحابية تُدار حصريًا لمنظمة واحدة، سواء أكانت تُدار داخليًا أو بواسطة طرف ثالث، أو تُستضاف داخليًا أو خارجيًا. [ 18 ]
  • يُعد التخزين السحابي الهجين حلاً آخر لأمن الحوسبة السحابية، حيث يجمع بين موارد التخزين المحلية والتخزين السحابي. عادةً ما تتولى المؤسسة إدارة التخزين المحلي، بينما يتولى مزود خدمة التخزين السحابي العام مسؤولية إدارة البيانات المخزنة في السحابة وأمنها. [ 19 ] [ 20 ] يتيح استخدام النموذج الهجين إمكانية إدخال البيانات بتنسيق مشفر، حيث يُحفظ المفتاح ضمن البنية التحتية المحلية، ويمكنه تقييد الوصول إلى بوابات التخزين السحابي المحلية ، والتي قد توفر خيارات لتشفير البيانات قبل نقلها. [ 21 ]
  • تُعتبر الخدمات السحابية "عامة" عندما يتم تقديمها عبر الإنترنت العام. [ 22 ]
    • السحابة الخاصة الافتراضية (VPC) هي مجموعة من الموارد المشتركة ضمن سحابة عامة، توفر مستوى معينًا من العزل بين المستخدمين المختلفين الذين يستخدمون هذه الموارد. وتحقق السحابة الخاصة الافتراضية عزل المستخدمين من خلال تخصيص شبكة فرعية خاصة ببروتوكول الإنترنت (IP) وبنية اتصال افتراضية (مثل شبكة محلية ظاهرية VLAN أو مجموعة من قنوات الاتصال المشفرة ) بين المستخدمين، بالإضافة إلى استخدام شبكة خاصة افتراضية (VPN) لكل مستخدم في السحابة الخاصة الافتراضية، مما يؤمن، عن طريق المصادقة والتشفير، وصول المؤسسة عن بُعد إلى موارد السحابة الخاصة الافتراضية الخاصة بها. [ 23 ]

الأنواع

توجد ثلاثة أنواع من التخزين السحابي:

صفات

وحدة ذاكرة وصول عشوائي DDR2 بسعة 1  جيجابايت للكمبيوتر المحمول

يمكن التمييز بين تقنيات التخزين على جميع مستويات التسلسل الهرمي للتخزين من خلال تقييم خصائص أساسية معينة، بالإضافة إلى قياس خصائص خاصة بتطبيق معين. وهذه الخصائص الأساسية هي:

ملخص
السمةمحرك الأقراص الصلبةقرص ضوئيذاكرة فلاشذاكرة الوصول العشوائيشريط خطي مفتوح
تكنولوجياقرص مغناطيسيشعاع الليزرأشباه الموصلاتشريط مغناطيسي
التقلبلالالامتقلبلا
الوصول العشوائينعمنعمنعمنعملا
زمن الوصول ( الكمون )~15 مللي ثانية (سريع)حوالي 150 مللي ثانية (متوسطة)لا شيء (فوري)لا شيء (فوري)عدم وجود وصول عشوائي (بطيء للغاية)
وحدة التحكمداخليخارجيداخليداخليخارجي
فشل مع فقدان وشيك للبياناتحادث تصادم في الرأس—الدوائر الإلكترونية—
اكتشاف الأخطاءالتشخيص ( SMART )قياس معدل الخطأويتضح ذلك من خلال الانخفاضات الحادة في معدلات التحويل(التخزين قصير الأجل)مجهول
السعر لكل مساحةقليلقليلعاليمرتفع جداًمحركات أقراص منخفضة التكلفة للغاية (لكنها باهظة الثمن)
سعر الوحدةمعتدلقليلمعتدلعاليرحلات متوسطة (لكنها مكلفة)
التطبيق الرئيسيالأرشفة متوسطة المدى، والنسخ الاحتياطية الروتينية، وتوسيع سعة تخزين الخادم ومحطة العملالأرشفة طويلة الأمد، وتوزيع النسخ الورقيةالأجهزة الإلكترونية المحمولة؛ نظام التشغيلفي الوقت الحالىالأرشفة طويلة الأمد

وسائط

أشباه الموصلات

تستخدم ذاكرة أشباه الموصلات رقائق الدوائر المتكاملة (IC) القائمة على أشباه الموصلات لتخزين المعلومات. تُخزن البيانات عادةً في خلايا ذاكرة أشباه الموصلات المعدنية المؤكسدة (MOS) . قد تحتوي رقاقة ذاكرة أشباه الموصلات على ملايين خلايا الذاكرة، التي تتكون من ترانزستورات تأثير المجال MOS (MOSFETs) صغيرة الحجم و/أو مكثفات MOS . يوجد نوعان من ذاكرة أشباه الموصلات: متطايرة وغير متطايرة ، حيث تستخدم الأولى ترانزستورات MOSFETs القياسية، بينما تستخدم الثانية ترانزستورات MOSFETs ذات البوابة العائمة .

في الحواسيب الحديثة، تتكون وحدة التخزين الأساسية بشكل شبه حصري من ذاكرة الوصول العشوائي الديناميكية المتطايرة (DRAM ). ومنذ مطلع القرن، اكتسب نوع من ذاكرة أشباه الموصلات غير المتطايرة ذات البوابة العائمة، والمعروفة بذاكرة الفلاش ، حصة متزايدة كوحدة تخزين غير متصلة بالإنترنت في الحواسيب المنزلية. كما تُستخدم ذاكرة أشباه الموصلات غير المتطايرة كوحدة تخزين ثانوية في العديد من الأجهزة الإلكترونية المتقدمة والحواسيب المتخصصة المصممة خصيصًا لها.

منذ عام 2006، بدأ مصنّعو أجهزة الكمبيوتر المحمولة والمكتبية باستخدام محركات الأقراص الصلبة (SSD) القائمة على ذاكرة الفلاش كخيارات تكوين افتراضية للتخزين الثانوي، إما بالإضافة إلى محركات الأقراص الصلبة التقليدية (HDD) أو بدلاً منها. [ 36 ] [ 37 ] [ 38 ] [ 39 ] [ 40 ]

مغناطيسي

تستخدم تقنية التخزين المغناطيسي أنماطًا مختلفة من التمغنط على سطح مطلي مغناطيسيًا لتخزين المعلومات. وتتميز هذه التقنية بأنها غير متطايرة . ويتم الوصول إلى المعلومات باستخدام رأس قراءة/كتابة واحد أو أكثر، قد يحتوي كل منها على محول طاقة تسجيل واحد أو أكثر. يغطي رأس القراءة/الكتابة جزءًا فقط من السطح، لذا يجب تحريك الرأس أو الوسيط أو كليهما بالنسبة إلى الآخر للوصول إلى البيانات. في الحواسيب الحديثة، تتخذ تقنية التخزين المغناطيسي الأشكال التالية:

في أجهزة الكمبيوتر المبكرة، استُخدم التخزين المغناطيسي أيضًا على النحو التالي:

لا يوجد حدٌّ مُحدَّد لعدد دورات إعادة الكتابة في التخزين المغناطيسي، على عكس التخزين الفلاشي والوسائط البصرية القابلة لإعادة الكتابة، إذ لا يُسبِّب تغيير المجالات المغناطيسية أي تآكل مادي. بل إن عمرها الافتراضي محدودٌ بالأجزاء الميكانيكية. [ 41 ] [ 42 ]

بصري

تُخزّن وسائط التخزين الضوئية ، كالأقراص الضوئية التقليدية ، المعلومات في تجاويف على سطح قرص دائري، وتُقرأ هذه المعلومات بتسليط ضوء ليزر على السطح ومراقبة انعكاسه. وتُعدّ وسائط التخزين الضوئية غير متطايرة . قد تكون التجاويف دائمة (وسائط للقراءة فقط)، أو تُشكّل مرة واحدة (وسائط للكتابة مرة واحدة)، أو قابلة للعكس (وسائط قابلة للتسجيل أو القراءة والكتابة). وفيما يلي الأشكال الشائعة الاستخدام اعتبارًا من عام ٢٠٠٩.[ 43 ]​

  • CD و CD-ROM و DVD و BD-ROM : وسائط تخزين للقراءة فقط، تستخدم للتوزيع الجماعي للمعلومات الرقمية (الموسيقى والفيديو وبرامج الكمبيوتر)؛
  • CD-R ، DVD-R ، DVD+R ، BD-R : تخزين للكتابة مرة واحدة، يستخدم للتخزين الثانوي والتخزين غير المتصل بالإنترنت؛
  • CD-RW ، DVD-RW ، DVD+RW ، DVD-RAM ، BD-RE : تخزين بطيء الكتابة، سريع القراءة، يستخدم للتخزين الثانوي وغير المتصل بالإنترنت؛
  • تتشابه تقنية Ultra Density Optical أو UDO في سعتها مع BD-R أو BD-RE وهي عبارة عن تخزين بطيء الكتابة وسريع القراءة يستخدم للتخزين الثانوي وغير المتصل بالإنترنت.

تُعدّ تقنية التخزين المغناطيسي الضوئي للأقراص نوعًا من أنواع التخزين الضوئي، حيث تُخزّن المعلومات باستخدام الحالة المغناطيسية على سطح مغناطيسي حديدي . تُقرأ المعلومات ضوئيًا وتُكتب باستخدام طريقتين: مغناطيسية وبصرية. تتميز هذه التقنية بأنها غير متطايرة ، وتتسم بالوصول التسلسلي ، وبطء الكتابة، وسرعة القراءة، وتُستخدم للتخزين الثانوي والتخزين غير المتصل بالإنترنت.

كما تم اقتراح تخزين البيانات البصرية ثلاثية الأبعاد .

وقد تم اقتراح انصهار المغنطة الناتج عن الضوء في الموصلات الضوئية المغناطيسية لتخزين الطاقة المغناطيسية الضوئية بسرعة عالية واستهلاك منخفض للطاقة. [ 44 ]

ورق

لطالما استُخدمت وسائل تخزين البيانات الورقية ، كالأشرطة الورقية أو البطاقات المثقبة ، لحفظ المعلومات ومعالجتها آليًا، لا سيما قبل ظهور الحواسيب متعددة الأغراض. كانت المعلومات تُسجل بثقب الورق أو الكرتون، وتُقرأ ميكانيكيًا (أو لاحقًا بصريًا) لتحديد ما إذا كان موقع معين على الوسيط مصمتًا أم مثقوبًا. تُمكّن الرموز الشريطية من إرفاق معلومات قابلة للقراءة آليًا بشكل آمن بالمنتجات المباعة أو المنقولة.

يمكن نسخ كميات صغيرة نسبيًا من البيانات الرقمية (مقارنةً بوسائل تخزين البيانات الرقمية الأخرى) على الورق على شكل رمز شريطي مصفوفي للتخزين طويل الأمد، حيث أن عمر الورق عادةً ما يتجاوز عمر التخزين المغناطيسي للبيانات. [ 45 ] [ 46 ]

آخر

انظر أيضاً

مواضيع التخزين الثانوي والثالثي والتخزين غير المتصل بالإنترنت

مراجع

المجال العام تتضمن هذه المقالة موادًا متاحة للعموم من المعيار الفيدرالي 1037C ، إدارة الخدمات العامة . مؤرشفة من الأصل في 22 يناير 2022.

  1. 1 2 3 باترسون، ديفيد أ.؛ هينيسي، جون ل. (2005). تنظيم وتصميم الحاسوب: واجهة الأجهزة/البرمجيات ( الطبعة الثالثة). أمستردام : دار مورغان كوفمان للنشر . ISBN  1-55860-604-1. OCLC 56213091 . 
  2. ↑ د. تانغ، ديني؛ لي، يوان-جين (2010). الذاكرة المغناطيسية: الأساسيات والتكنولوجيا . مطبعة جامعة كامبريدج . ص 91. ISBN  978-1139484497تم الاطلاع عليه بتاريخ 13 ديسمبر 2015 .
  3. ↑ فليتشر ، ويليام (1980). منهج هندسي للتصميم الرقمي . برنتيس هول. ص 283. ISBN  0-13-277699-5.
  4. ↑ "أربع طرق: نقل الملفات من حساب OneDrive إلى آخر دون تنزيل" . MultCloud. 2023. مؤرشف من الأصل في 16 يونيو 2023. تم الاطلاع عليه في 5 ديسمبر 2023 .
  5. ↑ "ماذا تخبرنا أخطاء القرص الصلب بتقنية SMART فعليًا" . باك بليز . 6 أكتوبر 2016.
  6. ↑ "QPxTool - تحقق من الجودة" . qpxtool.sourceforge.io .
  7. ↑ التخزين كما هو محدد في قاموس مايكروسوفت للحوسبة، الطبعة الرابعة (ج) 1999 أو في القاموس الموثوق لمصطلحات IEEE القياسية، الطبعة السابعة، (ج) 2000.
  8. ↑ "وحدة التخزين الأساسية أو أجهزة التخزين (يوضح استخدام مصطلح "وحدة التخزين الأساسية" بمعنى "وحدة تخزين القرص الصلب")" . searchstorage.techtarget.com . مؤرشف من الأصل في 10 سبتمبر 2008. تم الاطلاع عليه في 18 يونيو 2011 .
  9. ↑ "وثائق /proc/sys/vm/ — وثائق نواة لينكس" .
  10. ↑ أساسيات تنظيم وبنية الحاسوب . جونز وبارتليت ليرنينج. 2006. ISBN 978-0-7637-3769-6.
  11. ↑ جيه إس فيتر (2008). الخوارزميات وهياكل البيانات للذاكرة الخارجية (ملف PDF) . سلسلة حول أسس واتجاهات علوم الحاسوب النظرية. هانوفر، ماساتشوستس: ناو بابليشرز. ISBN 978-1-60198-106-6تمت أرشفة (PDF) من الأصل في 4 يناير 2011.
  12. ↑ بيرسون، توني (2010). "الاستخدام الصحيح لمصطلح شبه الخط" . IBM developer-works، داخل نظام التخزين . مؤرشف من الأصل في 24 نوفمبر 2015. تم الاسترجاع في 16 أغسطس 2015 .
  13. ↑National Communications System (7 August 1996). Federal Standard 1037C – Telecommunications: Glossary of Telecommunication Terms (Technical report). General Services Administration. FS-1037C. Archived from the original on 2 March 2009. Retrieved 8 October 2007. See also article Federal standard 1037C.
  14. ↑"Disaster Recovery on AWS Cloud". 18 August 2023.
  15. ↑"On-premises private cloud storage description, characteristics, and options". Archived from the original on 22 March 2016. Retrieved 10 December 2012.
  16. ↑"ISO/IEC 22123-2:2023(E) - Information technology — Cloud computing — Part 2: Concepts". International Organization for Standardization. September 2023.
  17. ↑"The Attack Surface Problem". Sans.edu. Archived from the original on 21 September 2013. Retrieved 8 July 2013.
  18. ↑Mell, Peter; Timothy Grance (September 2011). The NIST Definition of Cloud Computing (Technical report). National Institute of Standards and Technology: U.S. Department of Commerce. doi:10.6028/NIST.SP.800-145. Special publication 800-145.
  19. ↑Jones, Margaret (July 2019). "Hybrid Cloud Storage". SearchStorage. Archived from the original on 21 June 2022. Retrieved 22 June 2022.
  20. ↑Barrett, Mike (July 2014). "Definition: cloud storage gateway". SearchStorage. Archived from the original on 21 June 2022. Retrieved 22 June 2022.
  21. ↑Barrett, Mike (July 2014). "Definition: cloud storage gateway". SearchStorage. Archived from the original on 21 June 2022. Retrieved 22 June 2022.
  22. ↑Rouse, Margaret. "What is public cloud?". Definition from Whatis.com. Archived from the original on 16 October 2014. Retrieved 12 October 2014.
  23. ↑"What is Amazon VPC? - Amazon Virtual Private Cloud". docs.aws.amazon.com. Retrieved 19 June 2026.
  24. ^ كولودنر ، إليوت ك. تل، سيفان؛ كيريازيس، ديموسثينيس؛ ناعور، الداليت؛ العلوف، مريم؛ بونيلي، لوسيا؛ العلامة التجارية، لكل؛ إيكيرت، ألبرت. إلمروث، إريك؛ التهاب الجوجوفي، سبيريدون الخامس. هارنيك، داني. هيرنانديز، فرانسيسكو؛ جايجر ، مايكل سي. بايوه لايكو، إونيتو؛ مانويل لوبيز، خوسيه؛ لورينز، ميركو. ميسينا، ألبرتو؛ شولمان بيليج، الكسندرا؛ تاليانسكي، رومان؛ فولوديموس، أثناسيوس؛ وولفستال، يارون (2011). “بيئة سحابية لخدمات التخزين كثيفة البيانات”. المؤتمر الدولي الثالث لـ IEEE لعام 2011 حول تكنولوجيا وعلوم الحوسبة السحابية . ص 357 – 366. CiteSeerX 10.1.1.302.151 . دوى : 10.1109/CloudCom.2011.55 . رقم ISBN   978-1-4673-0090-2. S2CID 96939 . 
  25. ↑ S. Rhea, C. Wells, P. Eaton, D. Geels, B. Zhao, H. Weatherspoon, and J. Kubiatowicz, Maintenance-Free Global Data Storage. IEEE Internet Computing, Vol 5, No 5, September/October 2001, pp 40–49.أُرشف بتاريخ 29 مارس 2012 في أرشيف الإنترنت (Wayback Machine) .أُرشف بتاريخ 23 يونيو 2011 في أرشيف الإنترنت (Wayback Machine) .
  26. ↑ ويتيج، أندرياس؛ ويتيج، مايكل (2015). خدمات أمازون السحابية قيد التنفيذ . دار مانينغ للنشر. الصفحات 204-206 . ISBN  978-1-61729-288-0.
  27. ↑ تانجا، أرون. "كيف يختلف مخزن الكائنات عن مخزن الملفات ومخزن الكتل" . TechTarget.com . مؤرشف من الأصل في 13 فبراير 2016. تم الاطلاع عليه في 22 فبراير 2016 .
  28. ↑ "ما الفرق بين التخزين على مستوى الملف والتخزين على مستوى الكتلة؟" . ستون فلاي . مؤرشف من الأصل في 15 أكتوبر 2012.
  29. ^ فيتيج وفيتيج (2015) ، ص. 205.
  30. ↑ ويتيج و ويتيج (2015) ، ص 212-214.
  31. ^ فيتيج وفيتيج (2015) ، ص. 212.
  32. ↑ "محرك أقراص فلاش IDE بحجم 2.5 بوصة من Super Talent" . التقرير التقني . 12 يوليو 2006. ص 13. مؤرشف من الأصل في 26 يناير 2012. تم الاطلاع عليه في 18 يونيو 2011 . 
  33. ↑ "استهلاك الطاقة - تومز هاردوير : هل أصبحت محركات الأقراص الصلبة التقليدية قديمة؟ معاينة لمحرك أقراص فلاش سامسونج بسعة 32 جيجابايت" . tomshardware.com . 20 سبتمبر 2006. تم الاطلاع عليه في 18 يونيو 2011 . 
  34. 1 2 أليكسي ميف (23 أبريل 2008). "محركات الأقراص الصلبة SSD وi-RAM ومحركات الأقراص الصلبة التقليدية" . مختبرات X-bit. مؤرشف من الأصل في 18 ديسمبر 2008.
  35. ↑ كارين سكارفون؛ موروغيا سوبايا؛ مات سيكستون (نوفمبر 2007). "دليل تقنيات تشفير التخزين لأجهزة المستخدم النهائي" (ملف PDF) . المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا.
  36. ↑ "جهاز كمبيوتر محمول جديد من سامسونج يستبدل القرص الصلب بذاكرة فلاش" . إكستريم تك . 23 مايو 2006. مؤرشف من الأصل في 30 ديسمبر 2010. تم الاطلاع عليه في 18 يونيو 2011 .
  37. ↑ "توشيبا تُلقي بقبعتها في حلقة تخزين الفلاش لأجهزة الكمبيوتر المحمولة" . technewsworld.com . مؤرشف من الأصل في 18 مارس 2012. تم الاطلاع عليه في 18 يونيو 2011 .
  38. ↑ "Mac Pro - خيارات التخزين وRAID لجهاز Mac Pro الخاص بك" . Apple. 27 يوليو 2006. مؤرشف من الأصل في 6 يونيو 2013. تم الاطلاع عليه في 18 يونيو 2011 .
  39. ↑ "ماك بوك إير - أفضل ما في آيباد يلتقي بأفضل ما في ماك" . أبل. مؤرشف من الأصل في 27 مايو 2013. تم الاطلاع عليه في 18 يونيو 2011 .
  40. ↑ «يستبدل جهاز ماك بوك إير القرص الصلب القياسي لأجهزة الكمبيوتر المحمولة بوحدة تخزين فلاش الحالة الصلبة» . news.inventhelp.com . ١٥ نوفمبر ٢٠١٠. مؤرشف من الأصل في ٢٣ أغسطس ٢٠١١. تم الاطلاع عليه في ١٨ يونيو ٢٠١١ .
  41. ↑ "مقارنة متانة محركات الأقراص الصلبة SSD وHDD في عصر محركات الأقراص الصلبة QLC SSD" (ملف PDF) . شركة مايكرون للتكنولوجيا. مؤرشف (ملف PDF) من النسخة الأصلية بتاريخ 9 أكتوبر 2022.
  42. ↑ "مقارنة بين محركات الأقراص الصلبة SSD و HDD - مقارنة شاملة لمحركات التخزين" . www.stellarinfo.co.in . 28 فبراير 2025.
  43. ↑ "الأسئلة الشائعة حول أقراص DVD - مرجع شامل لتقنيات أقراص DVD" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 22 أغسطس 2009.
  44. 1 2 نافرادي، بالينت (24 نوفمبر 2016). "المغناطيسية المُبدَّلة ضوئيًا في البيروفسكايت الكهروضوئي CH3NH3(Mn:Pb)I3" . نيتشر كوميونيكيشنز . 7 13406. arXiv : 1611.08205 . Bibcode : 2016NatCo...713406N . doi : 10.1038/ncomms13406 . PMC 5123013. PMID 27882917 .  
  45. ↑ "حل النسخ الاحتياطي الورقي (ليس غبيًا كما يبدو)" . 14 أغسطس 2012.
  46. ↑ ستيرلينغ، بروس (16 أغسطس 2012). "النسخة الورقية الاحتياطية" . وايرد .
  47. ↑ "طريقة جديدة للتجميع الذاتي للعناصر النانوية قد تُحدث ثورة في صناعة تخزين البيانات" . sciencedaily.com . 1 مارس 2009. مؤرشف من الأصل في 1 مارس 2009. تم الاطلاع عليه بتاريخ 18 يونيو 2011 .
  48. ↑ يونغ، إد. "هذه الشظية من الحمض النووي تحتوي على فيلم، وفيروس حاسوبي، وبطاقة هدايا من أمازون" . مجلة ذا أتلانتيك . مؤرشف من الأصل في 3 مارس 2017. تم الاطلاع عليه في 3 مارس 2017 .
  49. ↑ "باحثون يخزنون نظام تشغيل حاسوب وفيلم قصير على الحمض النووي" . phys.org . مؤرشف من الأصل في 2 مارس 2017. تم الاطلاع عليه في 3 مارس 2017 .
  50. ↑ "يمكن للحمض النووي تخزين جميع بيانات العالم في غرفة واحدة" . مجلة ساينس. 2 مارس 2017. مؤرشف من الأصل في 2 مارس 2017. تم الاطلاع عليه في 3 مارس 2017 .
  51. ↑ إيرليخ، يانيف؛ زيلينسكي، دينا (2 مارس 2017). "نافورة الحمض النووي تُتيح بنية تخزين قوية وفعّالة" . مجلة ساينس . 355 (6328): 950-954 . Bibcode : 2017Sci...355..950E . doi : 10.1126/science.aaj2038 . PMID: 28254941. S2CID : 13470340 .  

للمزيد من القراءة