-->

حان الوقت لتعرف بشكل عام و مختصر كيف يتم تخزين المعلومات في الذاكرة




في هذا الموضوع اردنا ان نتكلم بشكل عام مبتعدين عن المواضيع الاكاديمية المملة .. 
فمن اراد ان يحصل على معلومات اكاديمية فحتما لن يضطر الى البحث عنها هنا بل سيقلب في مراكز التعليم و الجامعات او المواقع و المنتديات التقنية المختصة . 
اردنا ان يكون الموضوع مفهوما للجميع  ..لعامة الناس حتى يفهمو اسرار الالة التي يتعاملون معها او كيف تعمل بشكل مبسط
لنبدا 

السؤال  الاول المهم  ، و هو كالآتي  :
كيف يتم حفظ البيانات في الحاسوب او في أي جهاز آخر يعمل على تدفق كهربائي . ؟؟ 
هذا هو مربط الفرس  ، نعم بمثل هذه الاسئلة ستتعلم الكثير .

اذا فهمت من نظرة عامة كيف يتم حفظ البيانات .. فكل ما يأتي بعدها سيكون سهلا عليك .  
بما اننا نتعامل كثيرا مع أجهزة الحاسوب و الهواتف ، لنأخذ مثلا الحاسوب كعينة في هذا الموضوع

يتكون الحاسوب من عدة قطع و هذا شيء معلوم للجميع ، و من بين تلك القطع توجد قطعة مهمة جدا وضيفتها تخزين المعلومات اي تعمل كذاكرة ، فلولا الذاكرة لما كانت هناك بيانات يتم استخراجها من ذلك الحاسوب او حفظها عليه  .

و ذاكرة الحاسوب متمثلة في قطعة القرص الصلب . كما في الشكل

القرص الصلب
فالقرص الصلب باختصار هو البنية الاساسية في الحاسوب و المسؤول عن تخزين المعلومات لأمد طويل حتى و ان انقطع التيار الكهربائي ، الى هنا الامر جميل و مفهوم .. 

ننتقل الى السؤال الثاني ،و هو : 
مما يتكون القرص الصلب حتى يمكنه تخزين الصور و البيانات و الفيديوهات لأمد طويل دون ان يفقدها، و حتى لو انقطعت عليه الكهرباء 
 هل انسان ام شيء بداخله روح يقوم بهذا الدور  :)  ...؟!!

 لن نجيب إجابة اكاديمية مُمِلة انت في غنى عنها و لكن سنضع أمامك صورة لقرص صلب مفتوح ثم اجبنا ماذا رأيت . ؟ 


نعم انت الان ترى قرصا معدنيا دائريا لمَّاعا  مثبتا من الوسط ليدور ،  و فوقه  عصا معدنية صغيرة موصولة مع دوائر الكترونية من الخلف 

اذن القرص لا روح فيه  فهو مشكل فقط من معدن .كيف له ان يحفظ المعلومات ؟؟

الحقيقة ان الذي تراه ليس قرصا واحدا بل عدة اقراص  فوق بعضها البعض و كل قرص او طبق له عصا أيضا فوقه و تحته لأن تلك الاقراص يتم تخزين المعلومات عليها من الجانبين ، كل تلك الاقراص مثبتة على محور واحد و تدور كلها بنفس السرعة  و نفس الاتجاه ..

هل مللت من القراءة صحيح موضوعنا ليس عن القرص الصلب و لكن وجب علينا التطرق اليه لتبسيط الموضوع اكثر 

 انتظر قليلا لا يجب عليك ان تمل لانك لن تتعلم بعدها ..  
خذ نفسا عميقا و انظر الى الاعلى ثم عد هنا .. 
هل مازلت معي . :)

شاهد الشكل التالي يوضح لك ذلك : 
...




عندما تصل الكهرباء الى القرص  و معه أيضا إشارات و تعليمات يرسلها له الحاسوب ( الذي يحوي ايضا قطعا اخرى .. سنتكلم عنها لاحقا  ) يبدأ بعدها القرص بالدوران بسرعة كبيرة جدا على نفس المحور.

فالدوائـــر الالكترونية التي في القرص عندما تصلها التعليمات تقوم هي بدورها على تحريك العصا المعدنية و التحكم أيضا في دوران القرص و سرعته ، لتصل الى المعلومة المراد استخراجها من القرص  . 

و صلنا الى السؤال الثالث.. وهو سر الموضوع :
كيف يتم استخراج المعلومة من هذا القرص المعدني .. بالاساس وجب القول كيف تم تخزينها فيه اولا .. ؟؟

نعم وصلنا الى لب الموضوع  لا تقلق .. خذ نفسا عميقا آخر و استرخي . :) 

 العصا المعدنية التي تراها فوق الاقراص تحمل كل واحدة منها في مقدمتها رأسا صغيرا جدا و دقيقة و حساسة ، هذه الرؤوس وضيفتها القراءة و الكتابة ... كيف ذلك ؟

بهدوء ستفهم الموضوع و ستفهم كيف تتم العملية اذا فهمت محتوى هذه الاقراص. 

الأقراص المتصلبة الدائرية الشكل مصنوعة من المعدن أو' البلاستيك ' وعلى وجهي كل قرص يتم تغطيته بأكسيد الحديد أو أي مادة أخرى قابلة  للمغنـــطة..  لان اكسيد الحديد هو مادة قابلة للمغنطة

باختصار أكثر : في مجال التقنية اذا سمعت  بشيء ممغنط يعني ان هذا الشيء يستطيع حفظ شحنات او نبضات كهربائية موجبة صغيرة على واجهته :!!! 

شحنات كهربائية .. ؟؟؟؟؟!!!!

و ما دخل النبضات الكهربائية في موضوعنا .... نحن نريد ان نفهم كيف تُخَزن المعلومات على سطح القرص ... ؟؟؟

 لنعتبر هذا السؤال  هو السؤال  الرابع  في هذا الموضوع ..

ركز معي : سأختصر المفهوم .
لقد قلنا مادة ممغنطة تحتفظ بنبضات كهربائية موجبة (حتى وان انقطعت عليها الكهرباء) ،  فعندما نريد تخزين المعلومات المختلفة سيقوم الحاسوب بعمليات و اجراءات عبر المعالج و إرسالها الى القرص الصلب على شكل نبضات كهربائية خفيفة  سريعة بسرعة انتقال الكهرباء  
و  تقوم العصا المعدنية بنقل او" كتابة " تلك النبضات الكهربائية على سطح القرص اين يكون هذا الاخير يدور بسرعة كبيرة .. فالعملية تتم بسرعة كبيرة جدا .. 

طيب طيب لا تقلق : كل ما  قلناه ان العصا تقوم بعملية الكتابة و ذلك بوضع نبضة  كهربائية موجبة على مكان معين من سطح القرص الممغنط  ليحتفظ بها والمكان الذي توضع فيه تلك النبضة يسمى خلية و تكون صغيرة جدا
 و تقنيا تسمى تلك الخلية ب 'بت' أو 'Bit'

 اذا هذا اول مصطلح تعرفنا عليه و هو البت اكمل القراءة

لماذا نبضات كهربائية موجبة فقط و لاتوجد سالبة  و كيف يتم ترجمة تلك الموجات ؟؟
 احسنت سؤال جميل جدا كسؤال خامس .

النبضة السالبة يعني لا طاقة و لا يمكن للطبقة الممغنطة الاحتفاظ بها و النبضة الموجبة يعني طاقة أي يمكن للطبقة الاحتفاظ بها و نحن قلنا انه ينقل نبضات موجبة لكن لم نقل ان المعلومات التي ينقلها تكون كلها عبارة عن نبضات موجبة فقط ،

المعالج عندما يرسل البيانات يرسلها كنبضات كهربائية موجبة و سالبة ؟؟؟ 

كيف سالبة ؟؟
 اي انه اذا لم يرسل النبضة الموجبة في عملية الكتابة على القرص فمعاناه ان مكانها سيكون فارغا اي ان الخلية التي مرت عليها عصا الكتابة و لم ترسل لها نبضة موجبة ستبقى فارغة و هنا تقنيا يمكن القول ان الخلية الفارغة  تحمل نبضة سالبة وليس موجبة

ركز معي مرة اخرى  :) نحن نتكلم عن لغة الالة الان و الامر ليس معقدا  لتفهمه بشكل عام

ببساطة أكثر .. الحاسوب او اي آلة اخرى  تفهم كل البيانات و المعلومات على شكل نبضات كهربائية صغيرة جدا و سريعة بسرعة انتقال الكهرباء  ..و بحسب سرعة معالجها
 فهل كنت تعتقد ان الحاسوب يقوم بكتابة مثلا حرف "A"على القرص الصلب كما تراه  و يرسمه كما هو ، أبدا هذا غير مقبول و غير معقول

فهذا الحرفا  و اي حرف اخر او اي رقم  يعالجه الحاسوب على شكل نبضات كهربائية و تتم بسرعة فائقة جدا هذه المعالجة.. 

و هل كنت تعتقد ان هذا الحرف او اي رقم او اي معلومة تاخذ حيز خلية واحدة او بت Bit واحد .. ابدا فهذا ايضا غير مقبول

انا احاول الاختصار أكثر .. و سانتقل مباشرة للب الموضوع

ان كتابة اي حرف او رقم تاخذ منا 8 بت bit اي ثماني خليات و هذا يعني ثماني نبضات كهربائية
 و مسالة لماذا 8 نبضات و ليس اكثر او اقل ..فهنا انت تريد معرفة الكثير من المعلومات .. لا يهم افهمها 8  و فقط لانك اذا فهمت هذا الموضوع ستمر على سبب انها 8 بت في موضوع اخر و تفهمها بكل سهولة و لن يستغرق منك الامر الا دقيقة او اثتنين لتفهمها .

تابع :

 حرف A مثلا حسب جدول الآسكي _لا يهم ركز فقط على الموضوع _  يتكون من 8 نبضات مختلفة بين الموجبة و السالبة .. و نكتبها كما الآتي .. :  +------+
كتوضيح : موجبة سالبة سالبة سالبة سالبة سالبة سالبة سالبة سالبة موجبة 

تخيل الان ان عصا الكتابة  أرادت كتابة حرف A و تخزينه على القرص الصلب .. فماذا تفعل .. ؟
عندما تصلها المعلومات من المعالج او الحاسوب تكون على شكل نبضات سالبة و موجبة و  عند دوران القرص الصلب تبدا عصا الكتابة باختيار المكان الذي تطبع عليه حرف A 
فتقوم بارسال نبضة موجبة في الخلية الاولى ثم لا ترسل اي نبضة في 6 خلايا ثم ترسل نبضة موجبة في الخلية 8 و الاخيرة 
و هنا تكون قد طبعت حرفا واحدا في 8 BIT فيزيائيا في ثمان خلايا او ثمان اماكن صغيرة جدا جدا مجهرية 

و هذه العملية تتم في جزء صغير جدا من الثانية . لسرعة الاداء
هل وصلتك المعلومة الان .. كيف يتم تخزين البيانات ..

لنكمل : 
مثلا اردت تخزين حرفين .. AA بدون فراغ بينهما .. سيكون شكلهما الفيزيائي  كما الاتي :   +------++------+

هل تخيلت الان العمل الجبار الذي يقوم به الحاسوب لتخزين البيانات . 

و عند استخراج هذه البيانات سيبدا القرص بالدوران و تبدا عصا القراءة باخذ دور القراءة فكلما مرت على خلية  صورت  النبضات المخزنة و ارسلتها الى المعالج ليفسرها فتظهر امامك في الشاشة A او اي معلومات اخرى كنصوص او كتاب او مقالة هي فيزيائيا عبارة عن نبضات كهربائية فقط .. 

طيب كيف يتم تفسيرها برمجيا .. 

يتم تفسير هذه النبضات الكهربائية برمجيا برقمين فقط .. و هما 0 ، 1 و  هذا ما يسمى بالعد الثنائي . 
بحيث ياخذ 1 نبضة موجبة 
و ياخذ 0 نبضة سالبة . و من هنا تم تطوير البرمجة لتتفاعل مع الالة طبعا بآليات معقدة و ليس كما تتصورها .. 

الحروف التي تكتبها انت في الحقيقة ما هي الا نبضات كهربائية من الناحية الفيزيائية .. و ارقام من الناحية البرمجية
اذن حرف A  سيكون معبرا عليه في العد الثنائي و برمجيا  كما يلي : 10000001 
اعتقد ان الفكرة قد وصلت .. و اي استفسار ارجو طرحه اسفل الموضوع 

اتوقف هنا حتى لا اطيل عليكم .. 
و لمعرفة وحدات القياس مثل  : Bits, Bytes , Kilobyte, Mega, Giga, Tera ... الخ. و كيف تم حسابها 
انتقل الى هذا الموضوع البسيط .. اضغط هنا