تختلف معدلات نقل البيانات بين النسخ من وحدات التخزين (USB/يو إس بي) إلى الحاسوب الشخصي والعكس، نظرًا إلى اختلاف سرعات القراءة والكتابة لكل من محركات الأقراص الصلبة (HDDs) ووحدات التخزين ذات الحالة الثابتة (USB/SSD).
من الواضح أن تطور الحاسوب الشخصي قد زاد من سرعة تقدم البشرية، وأدى إنتاج الكميات الهائلة من البيانات إلى ظهور أجهزة التخزين، فلن يكون من المفيد عمومًا إنتاج كميات هائلة من البيانات ما لم توجد وسيلة لتخزينها وتبادلها مع الآخرين.
أدى ذلك إلى تطوير تقنيات تخزين البيانات ونقلها، ونظرًا إلى التطور المستمر لهذه التقنيات، تغيرت أيضًا كثير من المعاملات مثل سرعة نقل البيانات وكمية البيانات المخزنة. عند توصيل جهازين بتقنيات مختلفة تظهر اختلافات في سرعات النقل.
لمحة موجزة عن تقنيات تخزين البيانات
قطعت أجهزة تخزين البيانات شوطًا طويلًا، فأقدمها كانت بطاقات مثقبة، جاءت بعدها الأشرطة المغناطيسية وأجهزة أشباه الموصلات. وعمومًا، يُمكن تصنيف معظم أجهزة التخزين إلى الفئات التالية:
- محركات الأقراص الصلبة.
- محركات الأقراص ذات الحالة الثابتة (SSD).
- الأقراص الضوئية.
تُعد الأقراص الصلبة وأقراص الحالة الثابتة من أكثر أجهزة التخزين استخدامًا، وتستخدم معظم حواسيب سطح المكتب أجهزة التخزين المغناطيسية لتخزين البيانات، في حين تستخدم الأجهزة الخارجية -مثل بطاقات الذاكرة ومحركات الأقراص الصلبة الخارجية- ذاكرة فلاش (Flash Memory).
إذن لماذا تختلف معدلات سرعة النقل عند نسخ ملف من الحاسوب الشخصي إلى «يو إس بي» والعكس؟ دعنا أولاً أن نفهم الأساسيات المتعلقة بكل جهاز.
تعتمد هذه الأجهزة على تقنية التخزين المغناطيسي، إذ تخزن محركات الأقراص الصلبة البيانات في مناطق مغناطيسية على قرص يملك خصائص مغناطيسية يُسمى «طبق» (platter)، ويتصل هذا القرص برأسين مغناطيسين كهربائيين صغيرين، يقرأ أحد الرأسين البيانات المخزنة -باستشعار اتجاه المجال المغناطيسي- ويكتب الرأس الآخر البيانات -بتغيير اتجاه المجال المغناطيسي إلى الآخر- ويتصل رأسا القراءة (R) والكتابة (W) بذراع مشتركة تسمى «المشغل» (actuator)، وتتطلب قراءة البيانات وكتابتها حركة ميكانيكية لذراع المشغل فوق الطبق، إلى جانب دوران الطبق آلاف الدورات في الدقيقة. إذ تتلاعب المستشعرات الموجودة على الرؤوس بالمجال المغناطيسي على الطبق الموجود أسفلها.
تستخدم أجهزة «يو إس بي» ذاكرة فلاش، وفيها تتكون كل خلية ذاكرة من ترانزستور من نوع ترانزستور تأثير المجال لأشباه الموصلات المعدنية ذو البوابة العائمة (FGMOS)، ويحتوي هذا الترانزستور على ثلاثة أطراف، تسمى المصدر والبوابة والحوض التي يمكن توصيلها مباشرة بمصدر الجهد. توجد بوابة أخرى، تُسمى البوابة العائمة (FG)، لا يمكن توصيلها مباشرة بمصدر طاقة، وبتطبيق الجهد على المصدر والحوض والبوابة تُمكن معالجة تركيز الإلكترونات على البوابة العائمة، فإذا احتوت البوابة العائمة على إلكترونات ستخصص القيمة 0 للبت، في حين تكون القيمة 1 إذا افتقرت البوابة العائمة إلى الإلكترونات، ويكون تدفق الإلكترونات فوريًا.
إن وقت القراءة والكتابة (R/W) في الأقراص الصلبة أبطأ من نظيره في محركات الأقراص ذات الحالة الثابتة، بسبب الحركة الفيزيائية للذراع حتى تضع رؤوس (القراءة/الكتابة) في المكان الصحيح على الطبق، ويُسمى ذلك وقت البحث. في حين لا تحتاج محركات الأقراص ذات الحالة الثابتة إلى الأجزاء المتحركة، وتعتمد على حركة الإلكترون من البوابة العائمة وإليها، لذلك فهي أسرع من محركات الأقراص الصلبة.
من جهة أخرى، تكون سرعة القراءة أعلى من سرعة الكتابة في معظم أجهزة التخزين عمومًا، ما يعني أن قراءة البيانات من الجهاز تستغرق وقتًا أقل من وقت كتابة البيانات على الجهاز ذاته. ومن البديهي أن سرعة نقل البيانات في النظام إجمالًا محدودة بأبطأ عملية فيه، ولا تنس أن كل جهاز يجري عمليتين: قراءة البيانات من المصدر وكتابة البيانات في الوجهة.
وعلى هذا، إذا افترضنا أننا وصلنا جهازين لننقل ملفًا من (أ) إلى (ب)، فإن المتغيرات الرئيسية هنا هي سرعة القراءة من (أ) وسرعة الكتابة على (ب). أي أن الحاسوب سيقرأ البيانات الموجودة في (أ) بسرعة (R)، ثم يكتبها على (ب) بسرعة (W)، وهنا أمامنا احتمالان:
- سرعة القراءة من (أ) أكبر من سرعة الكتابة على (ب): يعني ذلك إن سرعة نقل الملفات محددة بسرعة الكتابة على (ب)، ومثال هذا أن يكون الجهاز (أ) محرك أقراص بحالة ثابتة بينما (ب) هو محرك أقراص صلبة، هنا سرعة نقل البيانات محدودة بسرعة الكتابة على القرص الصلب لأنها أقل من سرعة القراءة من قرص الحالة الثابتة.
- سرعة القراءة من (أ) أقل من سرعة الكتابة على (ب): يعني ذلك إن سرعة نقل الملفات محددة بسرعة القراءة من (أ). مثل أن يكون الجهاز (أ) محرك أقراص صلبة والجهاز (ب) محرك أقراص بحالة ثابتة، تكون عندها سرعة نقل البيانات محدودة بسرعة القراءة من القرص الصلب لأنها أقل من سرعة الكتابة على قرص الحالة الثابتة.
يتضح من ذلك أن نقل ملف من جهاز الحاسوب إلى محرك أقراص فلاش أو العكس سيكون مقيدًا بسرعة (القراءة/الكتابة) البطيئة لمحرك الأقراص الصلبة، وبالنظر إلى أن سرعة الكتابة على محرك الأقراص الصلبة أبطأ من سرعة القراءة منه، فإن كتابة البيانات في محرك أقراص صلبة سيستغرق وقتًا أطول من قراءة البيانات الموجودة عليه.
اقرأ أيضًا:
وجد العلماء طريقة جديدة لتخزين البيانات على ذرة واحدة!
نقطتان كموميتان مقترنتان قد توفران طريقة جديدة لتخزين المعلومات الكمومية
ترجمة: أنور عبد العزيز الأديب
تدقيق: محمد حسان عجك
