ما هي مساحة التخزين / Storage ؟

تخزين بيانات على الأجهزة الذكية و الحوسبية ( هواتف / أجهزة لوحية / ساعات ذكية / أجهزة الكمبيوتر ) هو تقني تتكون من مكونات داخلية في الأجهزة الذكية ووسائط التسجيل المستخدمة للاحتفاظ بالبيانات الرقمية، فتخزين البيانات يُعتبر من الوظائف الهامة التي تقوم بها تللك الأجهزة.

وحدة المعالجة المركزية (CPU) للجهاز الذكي هي التي تعالج البيانات عن طريق إجراء العمليات الحسابية. من الناحية العملية، تستخدم جميع الأجهزة الذكية تقريبًا تسلسلًا هرميًا للتخزين، والذي يضع خيارات تخزين سريعة ولكن في بعض الأجهزة تكون باهظة الثمن وصغيرة الحجم بالقرب من وحدة المعالجة المركزية وخيارات أبطأ ولكن أقل تكلفة وخيارات أكبر بعيدًا. بشكل عام، يُشار إلى التقنيات السريعة باسم ” الذاكرة ” أو ” RAM “، بينما يُشار إلى التقنيات الأبطأ الثابتة باسم ” التخزين ” أو ” Storage “.

وظائف التخزين في الأجهزة الذكية

بدون وجود قدر كبير من الذاكرة، سيكون الجهاز الذكي قادرًا فقط على إجراء عمليات ثابتة وإخراج النتيجة على الفور. يجب إعادة تشكيلها لتغيير سلوكها. يعد هذا أمرًا مقبولًا للأجهزة مثل الآلات الحاسبة المكتبية ومعالجات الإشارات الرقمية والأجهزة المتخصصة الأخرى. تختلف أجهزة فون نيومان في امتلاك ذاكرة تخزن فيها تعليمات التشغيل والبيانات الخاصة بها.

تعد الأجهزة الذكية الكمبيوتر هذه أكثر تنوعًا فهي لا تحتاج إلى إعادة تكوين أجهزتها لكل برنامج جديد، ولكن يمكن ببساطة إعادة برمجتها باستخدام تعليمات جديدة في الذاكرة؛ كما أنها تميل أيضًا إلى أن تكون أبسط في التصميم، حيث قد يحافظ المعالج البسيط نسبيًا على الحالة بين الحسابات المتعاقبة لبناء نتائج إجرائية معقدة. معظم أجهزة الكمبيوتر الحديثة هي آلات فون نيومان.

كيف يتم تنظيم البيانات وتمثيلها

يمثل التخزين الرقمي للبيانات في الجهاز الذكي الحديث باستخدام نظام الأرقام الثنائية. يمكن تحويل النصوص والأرقام والصور والصوت وأي شكل آخر من أشكال المعلومات تقريبًا إلى سلسلة من البتات أو الأرقام الثنائية، كل منها له قيمة 0 أو 1. وحدة التخزين الأكثر شيوعًا هي البايت، ويساوي إلى 8 بت. يمكن التعامل مع جزء من المعلومات بواسطة أي جهاز كمبيوتر أو جهاز تكون مساحة تخزينه كبيرة بما يكفي لاستيعاب التمثيل الثنائي لتلك المعلومة، أو ببساطة البيانات. على سبيل المثال، يمكن تخزين الأعمال الكاملة لشكسبير، والتي تبلغ حوالي 1250 صفحة مطبوعة، في حوالي خمسة ميغابايت ( 40 مليون بت ) مع بايت واحد لكل حرف.

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

ومن خلال إضافة البتات إلى كل وحدة مشفرة، يسمح التكرار للكمبيوتر باكتشاف الأخطاء في البيانات المشفرة وتصحيحها بناءً على الخوارزميات الرياضية. تحدث الأخطاء عمومًا في احتمالات منخفضة بسبب التقليب العشوائي لقيمة البت، أو “إرهاق البت الفعلي”، أو فقدان البت الفعلي في تخزين قدرته على الاحتفاظ بقيمة مميزة ( 0 أو 1 )، أو بسبب أخطاء في inter أو intra -الاتصالات الحاسوبية.

عادةً ما يتم تصحيح انقلاب البت العشوائي ( على سبيل المثال بسبب الإشعاع العشوائي ) عند اكتشافه. عادةً ما يتم تسييج البت أو مجموعة البتات المادية المعطوبة (البت المعيب المحدد دائمًا؛ يعتمد تعريف المجموعة على جهاز التخزين المحدد) تلقائيًا، ويتم إخراجها من الاستخدام بواسطة الجهاز، واستبدالها بمجموعة مكافئة أخرى عاملة في الجهاز، حيث تتم استعادة قيم البت المصححة ( إن أمكن ). تُستخدم عادةً طريقة فحص التكرار الدوري ( CRC ) في الاتصالات والتخزين لاكتشاف الأخطاء. ثم تتم إعادة محاولة الخطأ الذي تم اكتشافه.

تسمح طرق ضغط البيانات في كثير من الحالات ( مثل قاعدة البيانات ) بتمثيل سلسلة من البتات بواسطة سلسلة بتات أقصر ( ضغط ) وإعادة بناء السلسلة الأصلية ( فك الضغط ) عند الحاجة. يستخدم هذا مساحة تخزين أقل بكثير ( عشرات بالمائة ) للعديد من أنواع البيانات على حساب المزيد من العمليات الحسابية ( الضغط وفك الضغط عند الحاجة ). يتم تحليل المفاضلة بين توفير تكاليف التخزين وتكاليف الحسابات ذات الصلة والتأخير المحتمل في توفر البيانات قبل اتخاذ قرار بشأن الاحتفاظ ببيانات معينة مضغوطة أم لا.

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