تخزين بيانات الكمبيوتر

الموسوعة الحرة

1  جيجابايت من ذاكرة SDRAM مثبتة في جهاز كمبيوتر . مثال على وحدة تخزين أساسية .
محرك الأقراص الصلبة PATA (HDD) بسعة 15  جيجابايت من عام 1999. عند توصيله بجهاز كمبيوتر، يعمل كوحدة تخزين ثانوية .
خرطوشة شريط SDLT سعة 160  جيجابايت ، مثال على التخزين غير المتصل بالإنترنت . عند استخدامها داخل مكتبة أشرطة آلية ، يتم تصنيفها على أنها تخزين ثالثي بدلاً من ذلك.
محرك أقراص DVD للقراءة/الكتابة مع حامل للوسائط الممتدة

تخزين البيانات على الحاسوب أو تخزين البيانات الرقمية هي تقنية تتكون من مكونات الحاسوب ووسائط التسجيل المستخدمة للاحتفاظ بالبيانات الرقمية . إنها وظيفة أساسية ومكون أساسي لأجهزة الكمبيوتر. [1] : 15–16 

وحدة المعالجة المركزية (CPU) للكمبيوتر هي التي تعالج البيانات عن طريق إجراء العمليات الحسابية. في الممارسة العملية، تستخدم جميع أجهزة الكمبيوتر تقريبًا تسلسلًا هرميًا للتخزين ، [1] : 468–473  يضع خيارات التخزين السريعة ولكن المكلفة والصغيرة بالقرب من وحدة المعالجة المركزية والخيارات الأبطأ ولكن الأقل تكلفة والأكبر حجمًا بعيدًا. بشكل عام، يشار إلى التقنيات السريعة [a] باسم "الذاكرة"، بينما يشار إلى التقنيات الثابتة الأبطأ باسم "التخزين".

حتى التصميمات الأولى للحاسبات، المحرك التحليلي لتشارلز باباج والآلة التحليلية لبيرسي لودجيت ، ميزت بوضوح بين المعالجة والذاكرة (قام باباج بتخزين الأرقام على هيئة دورات تروس، بينما قام لودجيت بتخزين الأرقام على هيئة إزاحات قضبان في مكوكات). وقد تم توسيع هذا التمييز في بنية فون نيومان ، حيث تتكون وحدة المعالجة المركزية من جزأين رئيسيين: وحدة التحكم ووحدة الحساب والمنطق (ALU). تتحكم الأولى في تدفق البيانات بين وحدة المعالجة المركزية والذاكرة، بينما تقوم الثانية بإجراء العمليات الحسابية والمنطقية على البيانات.

الوظيفة

بدون كمية كبيرة من الذاكرة، لن يتمكن الكمبيوتر إلا من إجراء عمليات ثابتة وإخراج النتيجة على الفور. يجب إعادة تكوينه لتغيير سلوكه. هذا مقبول لأجهزة مثل الآلات الحاسبة المكتبية ومعالجات الإشارات الرقمية والأجهزة المتخصصة الأخرى. تختلف أجهزة فون نيومان في وجود ذاكرة تخزن فيها تعليمات التشغيل والبيانات الخاصة بها. [1] : 20  هذه الحواسيب أكثر تنوعًا من حيث أنها لا تحتاج إلى إعادة تكوين أجهزتها لكل برنامج جديد، ولكن يمكن إعادة برمجتها ببساطة بتعليمات جديدة في الذاكرة؛ كما أنها تميل إلى أن تكون أبسط في التصميم، حيث قد يحتفظ المعالج البسيط نسبيًا بالحالة بين العمليات الحسابية المتعاقبة لبناء نتائج إجرائية معقدة. معظم أجهزة الكمبيوتر الحديثة هي أجهزة فون نيومان.

تنظيم البيانات وتمثيلها

يمثل الكمبيوتر الرقمي الحديث البيانات باستخدام نظام الأرقام الثنائية . يمكن تحويل النص والأرقام والصور والصوت وأي شكل آخر من أشكال المعلومات تقريبًا إلى سلسلة من البتات أو الأرقام الثنائية، ولكل منها قيمة 0 أو 1. وحدة التخزين الأكثر شيوعًا هي البايت ، والتي تساوي 8 بتات. يمكن التعامل مع قطعة من المعلومات بواسطة أي كمبيوتر أو جهاز تكون مساحة تخزينه كبيرة بما يكفي لاستيعاب التمثيل الثنائي لقطعة المعلومات أو البيانات ببساطة . على سبيل المثال، يمكن تخزين الأعمال الكاملة لشكسبير ، والتي يبلغ عددها حوالي 1250 صفحة مطبوعة، في حوالي خمسة ميغا بايت (40 مليون بت) مع بايت واحد لكل حرف.

يتم ترميز البيانات عن طريق تعيين نمط بت لكل حرف أو رقم أو كائن وسائط متعددة . توجد العديد من المعايير للترميز (على سبيل المثال، ترميزات الأحرف مثل ASCII ، وترميزات الصور مثل JPEG ، وترميزات الفيديو مثل MPEG-4 ).

من خلال إضافة بتات إلى كل وحدة مشفرة، يسمح التكرار للكمبيوتر باكتشاف الأخطاء في البيانات المشفرة وتصحيحها بناءً على خوارزميات رياضية. تحدث الأخطاء عمومًا باحتمالات منخفضة بسبب قلب قيمة البت العشوائي ، أو "إجهاد البت المادي"، أو فقدان البت المادي في التخزين لقدرته على الحفاظ على قيمة مميزة (0 أو 1)، أو بسبب أخطاء في الاتصالات بين أو داخل الكمبيوتر. عادةً ما يتم تصحيح قلب البت العشوائي (على سبيل المثال بسبب الإشعاع العشوائي ) عند الكشف عنه. عادةً ما يتم عزل البت أو مجموعة البتات المادية المعطلة (البت المعيب المحدد ليس معروفًا دائمًا؛ يعتمد تعريف المجموعة على جهاز التخزين المحدد) تلقائيًا، وإخراجها من الاستخدام بواسطة الجهاز، واستبدالها بمجموعة مكافئة أخرى عاملة في الجهاز، حيث يتم استعادة قيم البت المصححة (إذا أمكن). تُستخدم طريقة فحص التكرار الدوري (CRC) عادةً في الاتصالات والتخزين لاكتشاف الأخطاء . ثم تتم إعادة محاولة الخطأ المكتشف.

تسمح طرق ضغط البيانات في العديد من الحالات (مثل قاعدة البيانات) بتمثيل سلسلة من البتات بسلسلة بتات أقصر ("ضغط") وإعادة بناء السلسلة الأصلية ("فك الضغط") عند الحاجة. وهذا يستخدم مساحة تخزين أقل بكثير (عشرات النسبة المئوية) للعديد من أنواع البيانات على حساب المزيد من العمليات الحسابية (الضغط وفك الضغط عند الحاجة). يتم إجراء تحليل للتوازن بين توفير تكلفة التخزين وتكاليف العمليات الحسابية ذات الصلة والتأخيرات المحتملة في توفر البيانات قبل اتخاذ القرار بشأن الاحتفاظ ببيانات معينة مضغوطة أم لا.

لأسباب أمنية ، قد يتم تخزين أنواع معينة من البيانات (مثل معلومات بطاقة الائتمان ) مشفرة لمنع إمكانية إعادة بناء المعلومات غير المصرح بها من أجزاء من لقطات التخزين.

تسلسل التخزين

أشكال مختلفة من التخزين، مقسمة حسب بعدها عن وحدة المعالجة المركزية . المكونات الأساسية لجهاز كمبيوتر للأغراض العامة هي وحدة الحساب والمنطق ، ودوائر التحكم ، ومساحة التخزين، وأجهزة الإدخال/الإخراج . التكنولوجيا والسعة كما هو الحال في أجهزة الكمبيوتر المنزلية الشائعة حوالي عام 2005.

بشكل عام، كلما كان مستوى التخزين في التسلسل الهرمي أقل، كلما كان عرض النطاق الترددي الخاص به أقل وكلما كان زمن الوصول إليه من وحدة المعالجة المركزية أكبر. كما يتم توجيه هذا التقسيم التقليدي للتخزين إلى تخزين أولي وثانوي وثالثي وغير متصل بالإنترنت أيضًا من خلال التكلفة لكل بت.

في الاستخدام المعاصر، تكون الذاكرة عادةً سريعة ولكنها مؤقتة، وهي عبارة عن ذاكرة أشباه موصلات سريعة للقراءة والكتابة ، وعادةً ما تكون ذاكرة الوصول العشوائي الديناميكية ( DRAM ) أو أجهزة أخرى مماثلة. تتكون وحدة التخزين من أجهزة تخزين ووسائطها التي لا يمكن الوصول إليها مباشرة بواسطة وحدة المعالجة المركزية ( التخزين الثانوي أو الثالثي )، وعادةً محركات الأقراص الصلبة ، ومحركات الأقراص الضوئية ، وأجهزة أخرى أبطأ من ذاكرة الوصول العشوائي ولكنها غير متطايرة (تحتفظ بالمحتويات عند إيقاف تشغيلها). [2]

تاريخيًا، كانت الذاكرة تُسمى، اعتمادًا على التكنولوجيا، بالذاكرة المركزية أو الذاكرة الأساسية أو التخزين الأساسي أو الأسطوانة أو الذاكرة الرئيسية أو التخزين الحقيقي أو الذاكرة الداخلية . وفي الوقت نفسه، تمت الإشارة إلى أجهزة التخزين الدائمة الأبطأ باسم التخزين الثانوي أو الذاكرة الخارجية أو التخزين المساعد/الطرفي .

التخزين الأساسي

التخزين الأساسي (المعروف أيضًا باسم الذاكرة الرئيسية أو الذاكرة الداخلية أو الذاكرة الأولية )، والذي يُشار إليه غالبًا باسم الذاكرة ببساطة ، هو الوحيد الذي يمكن الوصول إليه مباشرة بواسطة وحدة المعالجة المركزية. تقرأ وحدة المعالجة المركزية باستمرار التعليمات المخزنة هناك وتنفذها حسب الحاجة. كما يتم تخزين أي بيانات يتم تشغيلها بنشاط هناك بطريقة موحدة.

تاريخيًا، استخدمت أجهزة الكمبيوتر المبكرة خطوط التأخير ، أو أنابيب ويليامز ، أو الأسطوانات المغناطيسية الدوارة كوسائل تخزين أساسية. وبحلول عام 1954، تم استبدال هذه الأساليب 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 قادرة على المنافسة اقتصاديًا.

أدى هذا إلى ظهور ذاكرة الوصول العشوائي الحديثة (RAM). إنها صغيرة الحجم وخفيفة الوزن، لكنها باهظة الثمن في نفس الوقت. الأنواع الخاصة من ذاكرة الوصول العشوائي المستخدمة للتخزين الأساسي متقلبة ، مما يعني أنها تفقد المعلومات عندما لا يتم تشغيلها. بالإضافة إلى تخزين البرامج المفتوحة، تعمل كذاكرة تخزين مؤقتة على القرص ومخزن مؤقت للكتابة لتحسين أداء القراءة والكتابة. تستعير أنظمة التشغيل سعة ذاكرة الوصول العشوائي للتخزين المؤقت طالما لا تكون هناك حاجة إليها بواسطة البرامج قيد التشغيل. [3] يمكن استخدام الذاكرة الاحتياطية كمحرك ذاكرة وصول عشوائي للتخزين المؤقت للبيانات عالية السرعة.

كما هو موضح في الرسم التخطيطي، تقليديًا هناك طبقتان فرعيتان إضافيتان للتخزين الأساسي، بالإضافة إلى ذاكرة الوصول العشوائي الرئيسية ذات السعة الكبيرة:

  • توجد سجلات المعالج داخل المعالج. يحمل كل سجل عادةً كلمة من البيانات (غالبًا 32 أو 64 بت). تُعطي تعليمات وحدة المعالجة المركزية تعليمات لوحدة المنطق الحسابي لإجراء حسابات مختلفة أو عمليات أخرى على هذه البيانات (أو بمساعدتها). السجلات هي أسرع أشكال تخزين البيانات في الكمبيوتر.
  • ذاكرة التخزين المؤقت للمعالج هي مرحلة وسيطة بين السجلات فائقة السرعة والذاكرة الرئيسية الأبطأ بكثير. تم تقديمها فقط لتحسين أداء أجهزة الكمبيوتر. يتم تكرار المعلومات الأكثر استخدامًا في الذاكرة الرئيسية في ذاكرة التخزين المؤقت، والتي تكون أسرع، ولكن بسعة أقل بكثير. من ناحية أخرى، تكون الذاكرة الرئيسية أبطأ بكثير، ولكن لديها سعة تخزين أكبر بكثير من سجلات المعالج. يتم أيضًا استخدام إعداد ذاكرة التخزين المؤقت الهرمي متعدد المستويات بشكل شائع - ذاكرة التخزين المؤقت الأساسية هي الأصغر والأسرع وتقع داخل المعالج؛ ذاكرة التخزين المؤقت الثانوية هي أكبر وأبطأ إلى حد ما.

تتصل الذاكرة الرئيسية بشكل مباشر أو غير مباشر بوحدة المعالجة المركزية عبر ناقل ذاكرة . وهي في الواقع عبارة عن ناقلين (غير موضحين في الرسم التخطيطي): ناقل عناوين وناقل بيانات . ترسل وحدة المعالجة المركزية أولاً رقمًا عبر ناقل عناوين، وهو رقم يسمى عنوان الذاكرة ، والذي يشير إلى الموقع المطلوب للبيانات. ثم تقرأ أو تكتب البيانات في خلايا الذاكرة باستخدام ناقل البيانات. بالإضافة إلى ذلك، وحدة إدارة الذاكرة (MMU) هي جهاز صغير بين وحدة المعالجة المركزية وذاكرة الوصول العشوائي (RAM) تعيد حساب عنوان الذاكرة الفعلي، على سبيل المثال لتوفير تجريد للذاكرة الافتراضية أو مهام أخرى.

نظرًا لأن أنواع ذاكرة الوصول العشوائي المستخدمة للتخزين الأساسي متقلبة (غير مهيأة عند بدء التشغيل)، فإن الكمبيوتر الذي يحتوي على مثل هذا التخزين فقط لن يكون لديه مصدر لقراءة التعليمات منه، من أجل بدء تشغيل الكمبيوتر. وبالتالي، يتم استخدام التخزين الأساسي غير المتقلب الذي يحتوي على برنامج بدء تشغيل صغير ( BIOS ) لتمهيد الكمبيوتر، أي لقراءة برنامج أكبر من التخزين الثانوي غير المتقلب إلى ذاكرة الوصول العشوائي والبدء في تنفيذه. تسمى التكنولوجيا غير المتقلبة المستخدمة لهذا الغرض ROM، للذاكرة للقراءة فقط (قد يكون المصطلح مربكًا إلى حد ما حيث أن معظم أنواع ROM قادرة أيضًا على الوصول العشوائي ).

العديد من أنواع "ROM" ليست للقراءة فقط حرفيًا ، حيث يمكن تحديثها؛ ومع ذلك فهي بطيئة ويجب مسح الذاكرة بأجزاء كبيرة قبل إعادة كتابتها. تقوم بعض الأنظمة المضمنة بتشغيل البرامج مباشرة من ROM (أو ما شابه ذلك)، لأن مثل هذه البرامج نادرًا ما يتم تغييرها. لا تخزن أجهزة الكمبيوتر القياسية البرامج غير الأولية في ROM، بل تستخدم سعات كبيرة من التخزين الثانوي، وهو غير متقلب أيضًا، وليس مكلفًا.

في الآونة الأخيرة، يشير التخزين الأولي والتخزين الثانوي في بعض الاستخدامات إلى ما كان يسمى تاريخيًا بالتخزين الثانوي والتخزين الثالثي على التوالي . [4]

عادةً ما تكون وحدات التخزين الأساسية، بما في ذلك ROM ، وEEPROM ، و NOR flash ، و RAM ، [5] قابلة للعنونة بالبايتات .

التخزين الثانوي

تختلف وحدة التخزين الثانوية (المعروفة أيضًا بالذاكرة الخارجية أو التخزين المساعد ) عن التخزين الأساسي في أنها لا يمكن الوصول إليها مباشرة بواسطة وحدة المعالجة المركزية. يستخدم الكمبيوتر عادةً قنوات الإدخال/الإخراج الخاصة به للوصول إلى وحدة التخزين الثانوية ونقل البيانات المطلوبة إلى وحدة التخزين الأساسية. وحدة التخزين الثانوية غير متطايرة (تحتفظ بالبيانات عند إيقاف تشغيلها). تحتوي أنظمة الكمبيوتر الحديثة عادةً على وحدة تخزين ثانوية أكبر بمقدار مرتبتين من حيث الحجم من وحدة التخزين الأساسية لأن التخزين الثانوي أقل تكلفة.

في أجهزة الكمبيوتر الحديثة، تُستخدم عادةً محركات الأقراص الصلبة (HDDs) أو محركات الأقراص ذات الحالة الصلبة (SSDs) كتخزين ثانوي. عادةً ما يتم قياس وقت الوصول لكل بايت لمحركات الأقراص الصلبة أو محركات الأقراص ذات الحالة الصلبة بالمللي ثانية (ألف جزء من الثانية)، بينما يتم قياس وقت الوصول لكل بايت للتخزين الأساسي بالنانو ثانية (مليار جزء من الثانية). وبالتالي، يكون التخزين الثانوي أبطأ بكثير من التخزين الأساسي. تتمتع أجهزة التخزين الضوئية الدوارة ، مثل محركات الأقراص المضغوطة وأقراص DVD ، بأوقات وصول أطول. تشمل الأمثلة الأخرى لتقنيات التخزين الثانوي محركات أقراص فلاش USB والأقراص المرنة والشريط المغناطيسي والشريط الورقي والبطاقات المثقوبة وأقراص RAM .

بمجرد وصول رأس القراءة/الكتابة على الأقراص الصلبة إلى الموضع المناسب والبيانات، فإن البيانات اللاحقة على المسار تكون سريعة جدًا للوصول إليها. لتقليل وقت البحث وزمن الانتقال الدوراني، يتم نقل البيانات من وإلى الأقراص في كتل متجاورة كبيرة. يعد الوصول المتسلسل أو الكتلي على الأقراص أسرع بكثير من الوصول العشوائي، وقد تم تطوير العديد من النماذج المتطورة لتصميم خوارزميات فعالة تعتمد على الوصول المتسلسل والكتلي. هناك طريقة أخرى لتقليل عنق الزجاجة في الإدخال/الإخراج وهي استخدام أقراص متعددة بالتوازي لزيادة النطاق الترددي بين الذاكرة الأساسية والثانوية. [6]

غالبًا ما يتم تنسيق التخزين الثانوي وفقًا لتنسيق نظام الملفات ، والذي يوفر التجريد اللازم لتنظيم البيانات في ملفات وأدلة ، مع توفير البيانات الوصفية التي تصف مالك ملف معين، ووقت الوصول، وأذونات الوصول، وغيرها من المعلومات.

تستخدم معظم أنظمة تشغيل الكمبيوتر مفهوم الذاكرة الافتراضية ، مما يسمح باستخدام سعة تخزين أولية أكبر من تلك المتوفرة فعليًا في النظام. ومع امتلاء الذاكرة الأولية، ينقل النظام الأجزاء الأقل استخدامًا ( الصفحات ) إلى ملف مبادلة أو ملف صفحات على وحدة تخزين ثانوية، ويستردها لاحقًا عند الحاجة إليها. إذا تم نقل الكثير من الصفحات إلى وحدة تخزين ثانوية أبطأ، فإن أداء النظام يتدهور.

عادةً ما تكون وحدات التخزين الثانوية، بما في ذلك HDD و ODD و SSD ، قابلة للعنونة على شكل كتلة.

التخزين الثالثي

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

التخزين الثالثي أو الذاكرة الثالثية [7] هو مستوى أقل من التخزين الثانوي. وعادةً ما يتضمن آلية آلية تقوم بتركيب (إدخال) وفك وسائط تخزين ضخمة قابلة للإزالة في جهاز تخزين وفقًا لمتطلبات النظام؛ وغالبًا ما يتم نسخ هذه البيانات إلى التخزين الثانوي قبل الاستخدام. ويُستخدم في المقام الأول لأرشفة المعلومات التي نادرًا ما يتم الوصول إليها لأنه أبطأ كثيرًا من التخزين الثانوي (على سبيل المثال 5-60 ثانية مقابل 1-10 مللي ثانية). وهذا مفيد في المقام الأول لمخازن البيانات الضخمة للغاية، والتي يمكن الوصول إليها دون تدخل بشري. ومن الأمثلة النموذجية مكتبات الأشرطة وأجهزة تشغيل الموسيقى البصرية .

عندما يحتاج الكمبيوتر إلى قراءة معلومات من وحدة التخزين الثانوية، فإنه يستشير أولاً قاعدة بيانات الكتالوج لتحديد الشريط أو القرص الذي يحتوي على المعلومات. بعد ذلك، يصدر الكمبيوتر تعليمات لذراع آلية لإحضار الوسيط ووضعه في محرك أقراص. عندما ينتهي الكمبيوتر من قراءة المعلومات، يقوم الذراع الآلي بإعادة الوسيط إلى مكانه في المكتبة.

تُعرف التخزينات الثلاثية أيضًا بالتخزين القريب من الإنترنت لأنها "قريبة من الإنترنت". والتمييز الرسمي بين التخزين عبر الإنترنت والتخزين القريب من الإنترنت والتخزين غير المتصل بالإنترنت هو: [8]

  • تتوفر مساحة تخزين عبر الإنترنت على الفور لعمليات الإدخال/الإخراج.
  • لا يتوفر التخزين شبه المباشر على الفور، ولكن يمكن إجراؤه عبر الإنترنت بسرعة دون تدخل بشري.
  • لا تتوفر مساحة التخزين غير المتصلة بالإنترنت بشكل فوري، وتتطلب بعض التدخل البشري لتصبح متاحة عبر الإنترنت.

على سبيل المثال، تعد محركات الأقراص الصلبة الدوارة التي تعمل دائمًا بمثابة تخزين عبر الإنترنت، في حين تعد محركات الأقراص الدوارة التي تتوقف عن العمل تلقائيًا، كما هو الحال في المصفوفات الضخمة من الأقراص الخاملة ( MAID )، تخزينًا شبه مباشر. تعد الوسائط القابلة للإزالة مثل خراطيش الأشرطة التي يمكن تحميلها تلقائيًا، كما هو الحال في مكتبات الأشرطة ، تخزينًا شبه مباشر، في حين تعد خراطيش الأشرطة التي يجب تحميلها يدويًا تخزينًا غير متصل بالإنترنت.

تخزين غير متصل بالإنترنت

التخزين غير المتصل بالإنترنت هو تخزين بيانات الكمبيوتر على وسيط أو جهاز لا يخضع لسيطرة وحدة المعالجة . [9] يتم تسجيل الوسيط، عادةً في جهاز تخزين ثانوي أو ثالثي، ثم إزالته فعليًا أو فصله. يجب إدخاله أو توصيله بواسطة مشغل بشري قبل أن يتمكن الكمبيوتر من الوصول إليه مرة أخرى. على عكس التخزين الثالثي، لا يمكن الوصول إليه بدون تفاعل بشري.

تُستخدم تقنية التخزين غير المتصل بالإنترنت لنقل المعلومات نظرًا لأنه يمكن نقل الوسيط المنفصل بسهولة ماديًا. بالإضافة إلى ذلك، فهي مفيدة في حالات الكوارث، حيث يؤدي الحريق على سبيل المثال إلى تدمير البيانات الأصلية، ولن تتأثر الوسيلة الموجودة في موقع بعيد، مما يتيح التعافي من الكوارث . تعمل تقنية التخزين غير المتصل بالإنترنت على زيادة أمان المعلومات العامة نظرًا لأنه لا يمكن الوصول إليها ماديًا من جهاز كمبيوتر، ولا يمكن التأثير على سرية البيانات أو سلامتها من خلال تقنيات الهجوم القائمة على الكمبيوتر. أيضًا، إذا كان الوصول إلى المعلومات المخزنة لأغراض الأرشفة نادرًا ما يكون، فإن تقنية التخزين غير المتصل بالإنترنت تكون أقل تكلفة من التخزين الثانوي.

في أجهزة الكمبيوتر الشخصية الحديثة، تُستخدم أيضًا أغلب وسائط التخزين الثانوية والثالثية للتخزين دون اتصال بالإنترنت. الأقراص الضوئية وأجهزة ذاكرة الفلاش هي الأكثر شيوعًا، وبدرجة أقل محركات الأقراص الصلبة القابلة للإزالة؛ وتشمل الأمثلة القديمة الأقراص المرنة وأقراص Zip. في الاستخدامات المؤسسية، تكون خراطيش الشريط المغناطيسي هي السائدة؛ وتشمل الأمثلة القديمة الشريط المغناطيسي ذي البكرة المفتوحة والبطاقات المثقوبة.

خصائص التخزين

وحدة ذاكرة عشوائية DDR2 بسعة 1 جيجابايت للكمبيوتر المحمول

يمكن التمييز بين تقنيات التخزين على كافة مستويات التسلسل الهرمي للتخزين من خلال تقييم بعض الخصائص الأساسية بالإضافة إلى قياس الخصائص الخاصة بتنفيذ معين. هذه الخصائص الأساسية هي التقلب، والقابلية للتغيير، وإمكانية الوصول، والقدرة على التوجيه. بالنسبة لأي تنفيذ معين لأي تقنية تخزين، فإن الخصائص التي تستحق القياس هي السعة والأداء.

ملخص
مميزة محرك القرص الصلب القرص البصري ذاكرة فلاش ذاكرة الوصول العشوائي شريط خطي مفتوح
تكنولوجيا القرص المغناطيسي شعاع الليزر أشباه الموصلات شريط مغناطيسي
التقلبات لا لا لا متقلب لا
الوصول العشوائي نعم نعم نعم نعم لا
زمن الوصول (وقت الوصول) ~15 مللي ثانية (سريع) ~150 مللي ثانية (معتدل) لا شيء (فوري) لا شيء (فوري) عدم القدرة على الوصول العشوائي (بطيء جدًا)
وحدة التحكم داخلي خارجي داخلي داخلي خارجي
الفشل مع فقدان البيانات الوشيك اصطدام بالرأس — الدوائر الكهربائية —
كشف الخطأ التشخيص ( SMART ) قياس معدل الخطأ كما يشير إلى انخفاض حاد في معدلات التحويل (تخزين قصير المدى) مجهول
السعر لكل مساحة قليل قليل عالي عالية جدا محركات منخفضة جدًا (ولكن باهظة الثمن)
السعر للوحدة معتدل قليل معتدل عالي رحلات معتدلة (ولكن باهظة الثمن)
التطبيق الرئيسي الأرشفة متوسطة المدى، والنسخ الاحتياطية الروتينية، وتوسيع مساحة تخزين الخادم ومحطة العمل أرشيف طويل الأمد، توزيع نسخ مطبوعة الأجهزة الإلكترونية المحمولة؛ نظام التشغيل في الوقت الحالى أرشفة طويلة الأمد

التقلبات

تحتفظ الذاكرة غير المتطايرة بالمعلومات المخزنة حتى لو لم يتم تزويدها بالطاقة الكهربائية باستمرار. وهي مناسبة لتخزين المعلومات على المدى الطويل. تتطلب الذاكرة المتطايرة طاقة ثابتة للحفاظ على المعلومات المخزنة. أسرع تقنيات الذاكرة هي الذاكرة المتطايرة، على الرغم من أن هذه ليست قاعدة عالمية. نظرًا لأن التخزين الأساسي يجب أن يكون سريعًا جدًا، فإنه يستخدم في الغالب الذاكرة المتطايرة.

الذاكرة الديناميكية ذات الوصول العشوائي هي شكل من أشكال الذاكرة المتقلبة التي تتطلب أيضًا إعادة قراءة المعلومات المخزنة وإعادة كتابتها بشكل دوري، أو تحديثها ، وإلا فإنها ستختفي. الذاكرة الثابتة ذات الوصول العشوائي هي شكل من أشكال الذاكرة المتقلبة تشبه ذاكرة الوصول العشوائي الديناميكية باستثناء أنها لا تحتاج إلى التحديث أبدًا طالما يتم تطبيق الطاقة؛ فهي تفقد محتواها عند انقطاع مصدر الطاقة.

يمكن استخدام مصدر الطاقة غير المنقطع (UPS) لمنح الكمبيوتر نافذة زمنية قصيرة لنقل المعلومات من التخزين المتقلب الأساسي إلى التخزين غير المتقلب قبل استنفاد البطاريات. تحتوي بعض الأنظمة، على سبيل المثال EMC Symmetrix ، على بطاريات مدمجة تحافظ على التخزين المتقلب لعدة دقائق.

التحولية

تخزين القراءة/الكتابة أو التخزين القابل للتغيير
يسمح بالكتابة فوق المعلومات في أي وقت. فالكمبيوتر الذي لا يحتوي على قدر معين من مساحة التخزين للقراءة والكتابة لأغراض التخزين الأساسية سيكون عديم الفائدة للعديد من المهام. وعادة ما تستخدم أجهزة الكمبيوتر الحديثة مساحة التخزين للقراءة والكتابة أيضًا للتخزين الثانوي.
تخزين الكتابة البطيئة والقراءة السريعة
تخزين القراءة والكتابة الذي يسمح بالكتابة فوق المعلومات عدة مرات، ولكن عملية الكتابة تكون أبطأ بكثير من عملية القراءة. ومن الأمثلة على ذلك أقراص CD-RW وأقراص SSD .
اكتب مرة واحدة للتخزين
تسمح تقنية الكتابة مرة واحدة والقراءة مرات عديدة (WORM) بكتابة المعلومات مرة واحدة فقط في مرحلة ما بعد التصنيع. ومن الأمثلة على ذلك ذاكرة القراءة فقط القابلة للبرمجة في أشباه الموصلات وأقراص CD-R .
تخزين للقراءة فقط
يحتفظ بالمعلومات المخزنة في وقت التصنيع. تشمل الأمثلة أجهزة IC ذات ROM والأقراص المضغوطة .

إمكانية الوصول

الوصول العشوائي
يمكن الوصول إلى أي مكان في التخزين في أي لحظة في نفس المقدار تقريبًا من الوقت. هذه الخاصية مناسبة تمامًا للتخزين الأساسي والثانوي. توفر معظم ذواكر أشباه الموصلات وذوات الذاكرة الفلاشية ومحركات الأقراص الصلبة وصولاً عشوائيًا، على الرغم من أن كلًا من ذواكر أشباه الموصلات وذوات الذاكرة الفلاشية لها زمن وصول ضئيل عند مقارنتها بمحركات الأقراص الصلبة، حيث لا يلزم تحريك أي أجزاء ميكانيكية.
الوصول المتسلسل
سيتم الوصول إلى قطع المعلومات بترتيب تسلسلي، واحدة تلو الأخرى؛ وبالتالي فإن الوقت المستغرق للوصول إلى قطعة معينة من المعلومات يعتمد على القطعة التي تم الوصول إليها آخر مرة. وهذه الخاصية نموذجية للتخزين غير المتصل بالإنترنت.

قابلية التوجيه

قابل للتوجيه حسب الموقع
يتم تحديد كل وحدة معلومات يمكن الوصول إليها بشكل فردي في التخزين باستخدام عنوان الذاكرة الرقمية الخاص بها . في أجهزة الكمبيوتر الحديثة، تقتصر التخزينات التي يمكن الوصول إليها حسب الموقع عادةً على التخزين الأساسي، والذي يمكن الوصول إليه داخليًا بواسطة برامج الكمبيوتر، نظرًا لأن إمكانية الوصول حسب الموقع فعالة للغاية، ولكنها تشكل عبئًا على البشر.
ملف قابل للتوجيه
يتم تقسيم المعلومات إلى ملفات ذات أطوال مختلفة، ويتم اختيار ملف معين بأسماء أدلة وملفات يمكن قراءتها من قبل البشر . لا يزال الجهاز الأساسي قابلاً للعنونة حسب الموقع، ولكن نظام التشغيل في الكمبيوتر يوفر تجريد نظام الملفات لجعل العملية أكثر قابلية للفهم. في أجهزة الكمبيوتر الحديثة، تستخدم أنظمة التخزين الثانوية والثالثية وغير المتصلة بالإنترنت أنظمة الملفات.
محتوى قابل للتوجيه
يتم تحديد كل وحدة معلومات يمكن الوصول إليها بشكل فردي بناءً على (جزء من) المحتويات المخزنة هناك. يمكن تنفيذ التخزين القابل للعنونة بالمحتوى باستخدام برنامج (برنامج كمبيوتر) أو أجهزة (جهاز كمبيوتر)، حيث تكون الأجهزة خيارًا أسرع ولكن أكثر تكلفة. غالبًا ما تُستخدم ذاكرة قابلة للعنونة بالمحتوى في ذاكرة التخزين المؤقت لوحدة المعالجة المركزية للكمبيوتر .

سعة

القدرة الخام
إجمالي كمية المعلومات المخزنة التي يمكن لجهاز أو وسيط تخزين أن يستوعبها. يتم التعبير عنها بكمية من البتات أو البايتات (على سبيل المثال 10.4 ميجا بايت ).
كثافة تخزين الذاكرة
كثافة المعلومات المخزنة. وهي سعة تخزين الوسيط مقسمة بوحدة الطول أو المساحة أو الحجم (على سبيل المثال 1.2 ميجا بايت لكل بوصة مربعة).

أداء

كمون
الوقت المستغرق للوصول إلى موقع معين في التخزين. وحدة القياس ذات الصلة هي عادةً النانو ثانية للتخزين الأساسي، والملي ثانية للتخزين الثانوي، والثانية للتخزين الثالثي. قد يكون من المنطقي فصل زمن انتقال القراءة عن زمن انتقال الكتابة (خاصةً للذاكرة غير المتطايرة) وفي حالة التخزين بالوصول المتسلسل، زمن انتقال الحد الأدنى والحد الأقصى والمتوسط.
معدل الإنتاج
المعدل الذي يمكن به قراءة المعلومات من أو كتابة المعلومات إلى وحدة التخزين. في تخزين البيانات على الكمبيوتر، يتم التعبير عن معدل الإنتاجية عادةً من حيث الميجابايت في الثانية (MB/s)، على الرغم من أنه يمكن أيضًا استخدام معدل البت . وكما هو الحال مع زمن الوصول، قد يلزم التمييز بين معدل القراءة ومعدل الكتابة. كما أن الوصول إلى الوسائط بشكل متسلسل، بدلاً من الوصول العشوائي، يؤدي عادةً إلى تحقيق أقصى معدل إنتاجية.
الحبيبات
حجم أكبر "جزء" من البيانات التي يمكن الوصول إليها بكفاءة كوحدة واحدة، على سبيل المثال دون إدخال زمن انتقال إضافي.
مصداقية
احتمالية تغير قيمة البت تلقائيًا في ظل ظروف مختلفة، أو معدل الفشل الإجمالي .

يمكن استخدام أدوات مساعدة مثل hdparm و sar لقياس أداء الإدخال/الإخراج في Linux.

استخدام الطاقة

  • تتوقف أجهزة التخزين التي تقلل من استخدام المروحة تلقائيًا أثناء عدم النشاط، كما يمكن لمحركات الأقراص الصلبة منخفضة الطاقة تقليل استهلاك الطاقة بنسبة 90 بالمائة. [10] [11]
  • غالبًا ما تستهلك محركات الأقراص الصلبة مقاس 2.5 بوصة طاقة أقل من المحركات الأكبر حجمًا. [12] [13] لا تحتوي محركات الأقراص ذات الحالة الصلبة ذات السعة المنخفضة على أجزاء متحركة وتستهلك طاقة أقل من الأقراص الصلبة. [14] [15] [16] أيضًا، قد تستخدم الذاكرة طاقة أكبر من الأقراص الصلبة. [16] قد تستهلك أيضًا ذاكرات التخزين المؤقت الكبيرة، والتي تُستخدم لتجنب الاصطدام بجدار الذاكرة ، قدرًا كبيرًا من الطاقة.

حماية

يعد تشفير القرص الكامل ، وتشفير المجلد والقرص الافتراضي، و/أو تشفير الملف/المجلد متاحًا بسهولة لمعظم أجهزة التخزين. [17]

يتوفر تشفير الذاكرة المادية في بنية Intel، ويدعم تشفير الذاكرة الكلية (TME) وتشفير الذاكرة الحبيبية للصفحات باستخدام مفاتيح متعددة (MKTME). [18] [19] وفي جيل SPARC M7 منذ أكتوبر 2015. [20]

الضعف والموثوقية

يشير تحذير برنامج SMART إلى احتمال حدوث فشل وشيك في القرص الصلب.

تحتوي أنواع تخزين البيانات المختلفة على نقاط فشل مختلفة وطرق مختلفة لتحليل الفشل التنبئي .

من بين الثغرات الأمنية التي يمكن أن تؤدي على الفور إلى خسارة كاملة هي تعطل محركات الأقراص الصلبة الميكانيكية وفشل المكونات الإلكترونية في وحدات تخزين الفلاش.

كشف الخطأ

قياس معدل الخطأ على DVD+R . الأخطاء البسيطة قابلة للتصحيح وتقع ضمن نطاق صحي.

يمكن تقدير الفشل الوشيك في محركات الأقراص الصلبة باستخدام بيانات التشخيص الذكية التي تتضمن ساعات التشغيل وعدد عمليات التشغيل، على الرغم من أن موثوقيتها محل نزاع. [21]

قد تواجه وحدة تخزين الفلاش انخفاضًا حادًا في معدلات النقل نتيجة لتراكم الأخطاء، والتي يحاول وحدة تحكم ذاكرة الفلاش تصحيحها.

يمكن تحديد صحة الوسائط الضوئية من خلال قياس الأخطاء الطفيفة القابلة للتصحيح ، والتي يشير ارتفاع عددها إلى تدهور الوسائط و/أو انخفاض جودتها. يمكن أن يؤدي وجود عدد كبير جدًا من الأخطاء الطفيفة المتتالية إلى تلف البيانات. لا تدعم جميع شركات تصنيع ونماذج محركات الأقراص الضوئية فحص الأخطاء. [22]

وسائط التخزين

اعتبارًا من عام 2011 ، أصبحت أشباه الموصلات والمغناطيسية والبصرية هي أكثر وسائط تخزين البيانات استخدامًا، بينما لا يزال الورق يستخدم بشكل محدود. ومن المقترح تطوير بعض تقنيات التخزين الأساسية الأخرى، مثل مصفوفات الفلاش الكاملة (AFAs).

أشباه الموصلات

تستخدم ذاكرة أشباه الموصلات شرائح الدوائر المتكاملة القائمة على أشباه الموصلات لتخزين المعلومات. يتم تخزين البيانات عادةً في خلايا ذاكرة من أشباه الموصلات المعدنية والأكسيدية . قد تحتوي شريحة ذاكرة أشباه الموصلات على ملايين خلايا الذاكرة، التي تتكون من ترانزستورات تأثير المجال المعدنية الصغيرة (MOS ) و/أو مكثفات MOS . توجد أشكال متطايرة وغير متطايرة من ذاكرة أشباه الموصلات، الأولى تستخدم ترانزستورات MOSFET القياسية والثانية تستخدم ترانزستورات MOSFET ذات البوابة العائمة .

في أجهزة الكمبيوتر الحديثة، تتكون وحدة التخزين الأولية بشكل شبه حصري من ذاكرة الوصول العشوائي الديناميكية المتطايرة شبه الموصلة (RAM)، وخاصة ذاكرة الوصول العشوائي الديناميكية (DRAM). ومنذ مطلع القرن العشرين، اكتسب نوع من ذاكرة أشباه الموصلات غير المتطايرة ذات البوابة العائمة المعروفة باسم ذاكرة الفلاش حصة ثابتة كوحدة تخزين غير متصلة بالإنترنت لأجهزة الكمبيوتر المنزلية. تُستخدم ذاكرة أشباه الموصلات غير المتطايرة أيضًا للتخزين الثانوي في العديد من الأجهزة الإلكترونية المتقدمة وأجهزة الكمبيوتر المتخصصة المصممة لها.

في وقت مبكر من عام 2006، بدأ مصنعو أجهزة الكمبيوتر المحمولة والمكتبية في استخدام محركات الأقراص ذات الحالة الصلبة المستندة إلى الفلاش (SSDs) كخيارات تكوين افتراضية للتخزين الثانوي إما بالإضافة إلى محرك الأقراص الصلبة التقليدي أو بدلاً منه. [23] [24] [25] [26] [27]

مغناطيسي

تستخدم التخزين المغناطيسي أنماطًا مختلفة من المغناطيسية على سطح مطلي مغناطيسيًا لتخزين المعلومات. التخزين المغناطيسي غير متطاير . يتم الوصول إلى المعلومات باستخدام رأس أو أكثر للقراءة/الكتابة والتي قد تحتوي على محول تسجيل واحد أو أكثر. يغطي رأس القراءة/الكتابة جزءًا فقط من السطح بحيث يجب تحريك الرأس أو الوسيط أو كليهما بالنسبة إلى الآخر من أجل الوصول إلى البيانات. في أجهزة الكمبيوتر الحديثة، يأخذ التخزين المغناطيسي الأشكال التالية:

في أجهزة الكمبيوتر المبكرة، تم استخدام التخزين المغناطيسي أيضًا في:

لا يوجد حد معين لدورات إعادة الكتابة في التخزين المغناطيسي مثل التخزين الفلاشي والوسائط الضوئية القابلة لإعادة الكتابة، حيث لا يتسبب تغيير المجالات المغناطيسية في أي تآكل مادي. بل إن عمرها الافتراضي محدود بالأجزاء الميكانيكية. [28] [29]

بصري

التخزين الضوئي ، القرص الضوئي النموذجي ، يخزن المعلومات في تشوهات على سطح قرص دائري ويقرأ هذه المعلومات عن طريق إضاءة السطح باستخدام صمام ثنائي ليزر ومراقبة الانعكاس. التخزين الضوئي على القرص غير متطاير . قد تكون التشوهات دائمة (وسائط للقراءة فقط)، أو تتشكل مرة واحدة (وسائط للكتابة مرة واحدة) أو قابلة للعكس (وسائط قابلة للتسجيل أو القراءة/الكتابة). الأشكال التالية شائعة الاستخدام اعتبارًا من عام 2009 : [30]

  • CD ، CD-ROM ، DVD ، BD-ROM : تخزين للقراءة فقط، يستخدم للتوزيع الشامل 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 وسريع القراءة، يستخدم للتخزين الثالثي وغير المتصل بالإنترنت؛
  • تعتبر تقنية Ultra Density Optical أو UDO مشابهة في السعة لـ BD-R أو BD-RE وهي عبارة عن تخزين بطيء الكتابة وسريع القراءة يستخدم للتخزين الثلاثي والتخزين غير المتصل بالإنترنت.

التخزين على الأقراص المغناطيسية الضوئية هو تخزين على الأقراص الضوئية حيث تخزن الحالة المغناطيسية على سطح مغناطيسي حديدي المعلومات. تتم قراءة المعلومات وكتابتها بصريًا من خلال الجمع بين الطرق المغناطيسية والبصرية. التخزين على الأقراص المغناطيسية الضوئية هو تخزين غير متطاير ، والوصول إليه متسلسل ، والكتابة البطيئة، والقراءة السريعة، ويستخدم للتخزين الثلاثي وغير المتصل بالإنترنت.

وقد تم اقتراح تخزين البيانات البصرية ثلاثية الأبعاد أيضًا.

تم اقتراح ذوبان المغناطيسية المستحث بالضوء في الموصلات الضوئية المغناطيسية أيضًا للتخزين المغناطيسي البصري عالي السرعة ومنخفض استهلاك الطاقة. [31]

ورق

لقد تم استخدام تخزين البيانات على الورق ، والذي يأتي عادة في هيئة شريط ورقي أو بطاقات مثقبة ، منذ فترة طويلة لتخزين المعلومات للمعالجة الآلية، وخاصة قبل وجود أجهزة الكمبيوتر للأغراض العامة. تم تسجيل المعلومات عن طريق ثقب الوسائط الورقية أو الكرتونية وقراءتها ميكانيكيًا (أو بصريًا لاحقًا) لتحديد ما إذا كان موقع معين على الوسيط صلبًا أو يحتوي على ثقب. تتيح الباركودات إمكانية إرفاق بعض المعلومات القابلة للقراءة بواسطة الكمبيوتر بشكل آمن بالأشياء التي يتم بيعها أو نقلها.

يمكن عمل نسخة احتياطية لكميات صغيرة نسبيًا من البيانات الرقمية (مقارنةً بتخزين البيانات الرقمية الأخرى) على الورق كرمز شريطي للمصفوفة للتخزين طويل الأمد، حيث يتجاوز عمر الورق عادةً حتى تخزين البيانات المغناطيسية. [32] [33]

وسائط أو ركائز تخزين أخرى

ذاكرة الأنبوب المفرغ
استخدم أنبوب ويليامز أنبوب أشعة الكاثود ، واستخدم أنبوب سيلكترون أنبوبًا مفرغًا كبيرًا لتخزين المعلومات. كانت أجهزة التخزين الأساسية هذه قصيرة العمر في السوق، حيث كان أنبوب ويليامز غير موثوق به، وكان أنبوب سيلكترون باهظ الثمن.
الذاكرة الكهربائية الصوتية
استخدمت ذاكرة خط التأخير موجات صوتية في مادة مثل الزئبق لتخزين المعلومات. كانت ذاكرة خط التأخير عبارة عن تخزين ديناميكي متقلب، وقراءة/كتابة متسلسلة، وكانت تستخدم للتخزين الأساسي.
شريط بصري
هي وسيلة للتخزين الضوئي، تتكون عمومًا من شريط بلاستيكي طويل وضيق، يمكن كتابة الأنماط عليه وقراءة الأنماط منه. وهي تشترك في بعض التقنيات مع مخزون أفلام السينما والأقراص الضوئية، ولكنها غير متوافقة مع أي منهما. وكان الدافع وراء تطوير هذه التقنية هو إمكانية الحصول على قدرات تخزين أكبر بكثير من الأشرطة المغناطيسية أو الأقراص الضوئية.
ذاكرة تغيير الطور
تستخدم الذاكرة المتغيرة الطور مراحل ميكانيكية مختلفة من مادة تغير الطور لتخزين المعلومات في مصفوفة قابلة للعنونة على المحورين X وY وتقرأ المعلومات من خلال ملاحظة المقاومة الكهربائية المتغيرة للمادة. ستكون ذاكرة تغير الطور تخزينًا غير متطايرًا للقراءة والكتابة العشوائية، ويمكن استخدامها للتخزين الأساسي والثانوي وغير المتصل بالإنترنت. تستخدم معظم الأقراص الضوئية القابلة لإعادة الكتابة والعديد من الأقراص الضوئية التي يمكن الكتابة عليها مرة واحدة بالفعل مادة تغير الطور لتخزين المعلومات.
تخزين البيانات الهولوغرافية
يخزن المعلومات بصريًا داخل بلورات أو بوليمرات ضوئية . يمكن للتخزين الهولوغرافي الاستفادة من الحجم الكامل لوسيط التخزين، على عكس تخزين الأقراص الضوئية، والذي يقتصر على عدد صغير من طبقات السطح. سيكون التخزين الهولوغرافي غير متطاير، والوصول إليه متسلسلًا، وتخزينًا للكتابة مرة واحدة أو للقراءة والكتابة. يمكن استخدامه للتخزين الثانوي والتخزين غير المتصل بالإنترنت. انظر القرص الهولوغرافي متعدد الاستخدامات (HVD).
الذاكرة الجزيئية
تخزن المعلومات في بوليمر يمكنه تخزين الشحنة الكهربائية. قد تكون الذاكرة الجزيئية مناسبة بشكل خاص للتخزين الأساسي. تبلغ سعة التخزين النظرية للذاكرة الجزيئية 10 تيرابايت لكل بوصة مربعة (16 جيجابت/مم 2 ). [34]
الموصلات الضوئية المغناطيسية
تخزين المعلومات المغناطيسية، والتي يمكن تعديلها عن طريق الإضاءة المنخفضة. [31]
الحمض النووي
يخزن المعلومات في نيوكليوتيدات الحمض النووي . وقد تم ذلك لأول مرة في عام 2012، عندما حقق الباحثون نسبة 1.28 بيتابايت لكل جرام من الحمض النووي. في مارس 2017، أفاد العلماء أن خوارزمية جديدة تسمى نافورة الحمض النووي حققت 85٪ من الحد النظري، عند 215 بيتابايت لكل جرام من الحمض النووي. [35] [36] [37] [38]

التكرار

في حين يمكن حل خلل مجموعة من البتات من خلال آليات اكتشاف الأخطاء وتصحيحها (انظر أعلاه)، فإن خلل أجهزة التخزين يتطلب حلولاً مختلفة. الحلول التالية شائعة الاستخدام وصالحة لمعظم أجهزة التخزين:

  • النسخ المتطابق للجهاز (التكرار) – الحل الشائع للمشكلة هو الاحتفاظ بنسخة متطابقة من محتوى الجهاز باستمرار على جهاز آخر (عادةً من نفس النوع). الجانب السلبي هو أن هذا يضاعف مساحة التخزين، ويجب تحديث كلا الجهازين (النسخ) في وقت واحد مع بعض النفقات العامة وربما بعض التأخيرات. الجانب الإيجابي هو القراءة المتزامنة المحتملة لنفس مجموعة البيانات بواسطة عمليتين مستقلتين، مما يزيد من الأداء. عندما يتم اكتشاف عيب في أحد الأجهزة المكررة، تظل النسخة الأخرى قيد التشغيل ويتم استخدامها لإنشاء نسخة جديدة على جهاز آخر (متوفرة عادةً للتشغيل في مجموعة من الأجهزة الاحتياطية لهذا الغرض).
  • مجموعة مكررة من الأقراص المستقلة ( RAID ) - تعمم هذه الطريقة انعكاس الجهاز أعلاه من خلال السماح لجهاز واحد في مجموعة من الأجهزة بالفشل واستبداله بالمحتوى المستعاد (انعكاس الجهاز هو RAID مع n = 2 ). مجموعات RAID من n = 5 أو n = 6 شائعة. يوفر n> 2 مساحة تخزين، عند مقارنته بـ n = 2 ، على حساب المزيد من المعالجة أثناء التشغيل العادي (مع انخفاض الأداء غالبًا) واستبدال الجهاز المعيب.

تم تصميم النسخ المتطابق للجهاز وتقنية RAID النموذجية للتعامل مع فشل جهاز واحد في مجموعة أجهزة RAID. ومع ذلك، إذا حدث فشل ثانٍ قبل إصلاح مجموعة RAID بالكامل من الفشل الأول، فقد تفقد البيانات. عادةً ما يكون احتمال الفشل الفردي صغيرًا. وبالتالي فإن احتمال حدوث فشلين في نفس مجموعة RAID في فترة زمنية قريبة يكون أصغر كثيرًا (تقريبًا مربع الاحتمال، أي مضروبًا في نفسه). إذا لم تتمكن قاعدة البيانات من تحمل مثل هذا الاحتمال الأصغر لفقدان البيانات، فسيتم تكرار مجموعة RAID نفسها (نسخها). في العديد من الحالات يتم إجراء هذا النسخ المتطابق جغرافيًا عن بُعد، في مجموعة تخزين مختلفة، للتعامل مع التعافي من الكوارث (انظر التعافي من الكوارث أعلاه).

الاتصال بالشبكة

يمكن توصيل وحدة تخزين ثانوية أو ثالثية بجهاز كمبيوتر باستخدام شبكات الكمبيوتر . لا ينطبق هذا المفهوم على وحدة التخزين الأساسية، والتي يتم مشاركتها بين معالجات متعددة بدرجة أقل.

التخزين الآلي

يمكن تخزين كميات كبيرة من الأشرطة المغناطيسية الفردية والأقراص الضوئية أو المغناطيسية الضوئية في أجهزة تخزين ثالثية آلية. في مجال تخزين الأشرطة، تُعرف هذه الأجهزة باسم مكتبات الأشرطة ، وفي مجال التخزين البصري، تُعرف باسم أجهزة الجوك بوكس ​​الضوئية ، أو مكتبات الأقراص الضوئية على سبيل القياس. تُعرف أصغر أشكال أي من التقنيتين التي تحتوي على جهاز محرك واحد فقط باسم أجهزة التحميل التلقائي أو أجهزة المبادلة التلقائية .

قد تحتوي أجهزة التخزين التي يمكن الوصول إليها بواسطة الروبوتات على عدد من الفتحات، كل منها يحمل وسائط فردية، وعادة ما يكون هناك روبوت التقاط واحد أو أكثر يتنقل بين الفتحات ويحمل الوسائط إلى محركات مدمجة. يؤثر ترتيب الفتحات وأجهزة الالتقاط على الأداء. من الخصائص المهمة لمثل هذا التخزين خيارات التوسعة المحتملة: إضافة فتحات ووحدات ومحركات وروبوتات. قد تحتوي مكتبات الأشرطة من 10 إلى أكثر من 100000 فتحة، وتوفر تيرابايت أو بيتابايت من المعلومات القريبة من الخط. تعد أجهزة الجوك بوكس ​​الضوئية حلولاً أصغر إلى حد ما، تصل إلى 1000 فتحة.

تُستخدم أنظمة التخزين الآلية للنسخ الاحتياطية ، وللأرشيفات عالية السعة في صناعات التصوير الطبي والفيديو. تُعَد إدارة التخزين الهرمي استراتيجية أرشفة معروفة لنقل الملفات غير المستخدمة منذ فترة طويلة تلقائيًا من تخزين القرص الصلب السريع إلى المكتبات أو أجهزة تشغيل الموسيقى. إذا كانت هناك حاجة إلى الملفات، يتم استردادها مرة أخرى إلى القرص.

انظر أيضا

تحتوي ويكي الجامعة على مصادر تعليمية حول تخزين بيانات الكمبيوتر

مواضيع التخزين الأساسية

مواضيع التخزين الثانوي والثالثي وغير المتصل بالإنترنت

مؤتمرات تخزين البيانات

ملحوظات

  1. ^ تستخدم معظم أجهزة الكمبيوتر المعاصرة تقنيات متقلبة (تفقد البيانات عند انقطاع التيار الكهربائي)؛ استخدمت أجهزة الكمبيوتر المبكرة تقنيات متقلبة ومستمرة.

مراجع

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

  1. ^ abc Patterson, David A.; Hennessy, John L. (2005). Computer Organization and Design: The hardware/software interface (3rd ed.). أمستردام : دار نشر مورجان كوفمان . ISBN 1-55860-604-1. OCLC  56213091.
  2. ^ التخزين كما هو محدد في قاموس الحوسبة من Microsoft، الطبعة الرابعة (c)1999 أو في القاموس المعتمد لمصطلحات IEEE القياسية، الطبعة السابعة (c)2000.
  3. ^ "وثائق /proc/sys/vm/ — وثائق نواة Linux".
  4. ^ "التخزين الأساسي أو أجهزة التخزين (يظهر استخدام مصطلح "التخزين الأساسي" بمعنى "تخزين القرص الصلب")". searchstorage.techtarget.com . مؤرشف من الأصل في 10 سبتمبر 2008 . تم الاسترجاع في 18 يونيو 2011 .
  5. ^ أساسيات تنظيم الحاسوب وبنيته. جونز وبارتليت للتعلم. 2006. ISBN 978-0-7637-3769-6.
  6. ^ JS Vitter (2008). Algorithms and data structures for external memory (PDF) . سلسلة عن الأسس والاتجاهات في علوم الكمبيوتر النظرية. هانوفر، ماساتشوستس: دار النشر الآن. ISBN 978-1-60198-106-6. مؤرشف من الأصل (PDF) في 4 يناير 2011.
  7. ^ "أطروحة حول التخزين الثلاثي" (PDF) . مؤرشف من الأصل (PDF) في 27 سبتمبر 2007 . تم الاسترجاع في 18 يونيو 2011 .
  8. ^ بيرسون، توني (2010). "الاستخدام الصحيح لمصطلح Nearline". IBM developer-works، داخل نظام التخزين . مؤرشف من الأصل في 24 نوفمبر 2015. تم الاسترجاع في 16 أغسطس 2015 .
  9. ^ نظام الاتصالات الوطني (7 أغسطس 1996). المعيار الفيدرالي 1037C – الاتصالات: مسرد مصطلحات الاتصالات (تقرير فني). إدارة الخدمات العامة. FS-1037C. مؤرشف من الأصل في 2 مارس 2009. تم الاسترجاع في 8 أكتوبر 2007 .انظر أيضًا المادة المعيار الفيدرالي 1037C .
  10. ^ "حاسبة توفير الطاقة". مؤرشف من الأصل في 21 ديسمبر 2008.
  11. ^ "ما مقدار [إعادة] القيادة الصديقة للبيئة فعليًا؟". تقنية بسيطة . مؤرشف من الأصل في 5 أغسطس 2008.
  12. ^ مايك تشين (8 مارس 2004). "هل يبلغ عرض الكمبيوتر الشخصي الصامت في المستقبل 2.5 بوصة؟". مؤرشف من الأصل في 20 يوليو 2008. تم الاسترجاع في 2 أغسطس 2008 .
  13. ^ مايك تشين (18 سبتمبر 2002). "أقراص صلبة موصى بها". مؤرشف من الأصل في 5 سبتمبر 2008. تم الاسترجاع في 2 أغسطس 2008 .
  14. ^ "محرك الأقراص الصلبة فلاش IDE مقاس 2.5 بوصة من Super Talent". تقرير التكنولوجيا . 12 يوليو 2006. ص. 13. مؤرشف من الأصل في 26 يناير 2012. تم الاسترجاع 18 يونيو 2011 .
  15. ^ "استهلاك الطاقة – أجهزة توم: هل أصبحت محركات الأقراص الصلبة التقليدية قديمة؟ معاينة محرك أقراص فلاش سعة 32 جيجابايت من سامسونج". tomshardware.com . 20 سبتمبر 2006 . تم الاسترجاع في 18 يونيو 2011 .
  16. ^ بواسطة أليكسي مييف (23 أبريل 2008). "SSD وi-RAM ومحركات الأقراص الصلبة التقليدية". مختبرات X-bit. مؤرشف من الأصل في 18 ديسمبر 2008.
  17. ^ كارين سكارفون؛ موروجيا سوبايا؛ مات سيكستون (نوفمبر 2007). "دليل تقنيات تشفير التخزين لأجهزة المستخدم النهائي" (PDF) . المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا.
  18. ^ "مواصفات التشفير" (PDF) . software.intel.com. مؤرشف من الأصل (PDF) في 9 أكتوبر 2022 . تم الاسترجاع في 28 ديسمبر 2019 .
  19. ^ "واجهة برمجة تطبيقات مقترحة لتشفير الذاكرة الكاملة". Lwn.net . تم الاسترجاع في 28 ديسمبر 2019 .
  20. ^ "مقدمة إلى SPARC M7 والذاكرة المؤمنة بالسيليكون (SSM)". swisdev.oracle.com. مؤرشف من الأصل في 21 يناير 2019. تم الاسترجاع في 28 ديسمبر 2019 .
  21. ^ "ما تخبرنا به أخطاء القرص الصلب SMART بالفعل". Backblaze . 6 أكتوبر 2016.
  22. ^ "QPxTool - التحقق من الجودة". qpxtool.sourceforge.io .
  23. ^ "كمبيوتر محمول جديد من سامسونج يستبدل القرص الصلب بالفلاش". Extreme tech . 23 مايو 2006. مؤرشف من الأصل في 30 ديسمبر 2010 . تم الاسترجاع في 18 يونيو 2011 .
  24. ^ "توشيبا ترمي قبعة في حلقة تخزين فلاش للكمبيوتر المحمول". technewsworld.com . مؤرشف من الأصل في 18 مارس 2012 . تم الاسترجاع في 18 يونيو 2011 .
  25. ^ "Mac Pro – خيارات التخزين وRAID لجهاز Mac Pro الخاص بك". Apple. 27 يوليو 2006. مؤرشف من الأصل في 6 يونيو 2013. تم الاسترجاع في 18 يونيو 2011 .
  26. ^ "MacBook Air – أفضل ما في iPad يلتقي بأفضل ما في Mac". Apple. مؤرشف من الأصل في 27 مايو 2013. استرجاع 18 يونيو 2011 .
  27. ^ "MacBook Air يحل محل القرص الصلب القياسي للكمبيوتر المحمول لتخزين الفلاش ذي الحالة الصلبة". news.inventhelp.com . 15 نوفمبر 2010. مؤرشف من الأصل في 23 أغسطس 2011 . تم الاسترجاع 18 يونيو 2011 .
  28. ^ "مقارنة قدرة التحمل بين SSD وHDD في عصر QLC SSDs" (PDF) . Micron technology. مؤرشف من الأصل (PDF) في 9 أكتوبر 2022.
  29. ^ "مقارنة SSD وHDD - مقارنة شاملة لمحركات التخزين". www.stellarinfo.co.in .
  30. ^ "الأسئلة الشائعة حول أقراص DVD - مرجع شامل لتقنيات أقراص DVD". مؤرشف من الأصل في 22 أغسطس 2009.
  31. ^ بواسطة Náfrádi, Bálint (24 نوفمبر 2016). "المغناطيسية المتحولة بصريًا في البيروفسكايت الكهروضوئي CH3NH3(Mn:Pb)I3". Nature Communications . 7 : 13406. arXiv : 1611.08205 . Bibcode :2016NatCo...713406N. doi :10.1038/ncomms13406. PMC 5123013. PMID  27882917 . 
  32. ^ "حل النسخ الاحتياطي على الورق (ليس غبيًا كما يبدو)". 14 أغسطس 2012.
  33. ^ ستيرلينج، بروس (16 أغسطس 2012). "نسخة احتياطية ورقية". Wired .
  34. ^ "طريقة جديدة لتجميع العناصر النانوية ذاتيًا قد تحول صناعة تخزين البيانات". sciencedaily.com . 1 مارس 2009. مؤرشف من الأصل في 1 مارس 2009. تم الاسترجاع 18 يونيو 2011 .
  35. ^ يونغ، محرر. "هذه البقعة من الحمض النووي تحتوي على فيلم وفيروس كمبيوتر وبطاقة هدايا أمازون". الأطلسي . مؤرشف من الأصل في 3 مارس 2017. تم الاسترجاع في 3 مارس 2017 .
  36. ^ "باحثون يخزنون نظام تشغيل حاسوبي وفيلم قصير عن الحمض النووي". phys.org . مؤرشف من الأصل في 2 مارس 2017. استرجاع 3 مارس 2017 .
  37. ^ "يمكن للحمض النووي تخزين كل بيانات العالم في غرفة واحدة". مجلة العلوم. 2 مارس 2017. مؤرشف من الأصل في 2 مارس 2017. اطلع عليه بتاريخ 3 مارس 2017 .
  38. ^ إيرلش، يانيف؛ زيلينسكي، دينا (2 مارس 2017). "نافورة الحمض النووي تمكن من بنية تخزين قوية وفعالة". ساينس . 355 (6328): 950-954. رمز Bibcode :2017Sci...355..950E. doi :10.1126/science.aaj2038. PMID  28254941. S2CID  13470340.
  39. ^ "التعافي من الكوارث على AWS Cloud". 18 أغسطس 2023.

قراءة إضافية

تم الاسترجاع من "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=تخزين_بيانات_الكمبيوتر&oldid=1253863183#تخزين_أساسي"
Original text
Rate this translation
Your feedback will be used to help improve Google Translate