عندما تشاهد فيلم سينمائي أو تستمع إلى موسيقى جميلة أو حتى إذا كنت تشاهد البوم الصور الخاص بك قد يتبادر بذهنك مجموعة تساؤلات عن كيف يتم حفظ ذلك الكم الهائل من البيانات في قطعة معدنية صغيرة لا تتعدى حجم كفك؟ أليس أمراً جميل أنك تستطيع حفظ فيلم سينمائي مدته تتعدى عشرات الساعات في تلك القطعة السحرية التي تسمى الذاكرة، عند النظر من زاوية بعيدة إلى تلك الأمور قد تعتقد أن تلك الأنظمة معقدة بشكل كبير وهي فعلًا أنظمة معقدة لكن الأمر ليس بهذه الصعوبة التي تتخيلها أنت أو كما قال أسلافنا إذا عُرِف السبب بُطل العجب.
نحن ندرك أن بياناتنا سوف تختفي إذا أطفأنا مصدر الكهرباء لأنها بكل بساطة تلك البيانات عبارة عن إشارات كهربائية، لذا نحتاج إلى آلية معينة نستطيع منها توليد تلك الإشارات التي تحمل البيانات مرة أخرى وهذا الاحتياج هو مصدر الفكرة.
فالذاكرة هي بكل بساطة نظام معين لا يحفظ الإشارة الكهربائية كما يتصور البعض ولكن يعيد توليدها كما كانت مرة أخرى، قد يرى القارئ أن هناك شيءً من التناقض!! كيف يستطيع ذلك النظام توليد نفس الإشارة إذا لم يحفظها من الأساس؟ ولكن في الحقيقة ذلك الأمر في غاية المنطق لأن تلك الإشارات الكهربائية تقوم بعمل تأثيرات مباشرة على ذلك النظام ومن تلك التأثيرات نستطيع توليد الإشارة.
هناك ثلاث طرق استطيع أن أُخزن البيانات من خلالها:
١.التخزين الضوئي.
٢.التخزين المغناطيسي.
٣.الذاكرة الوميضية.
لا يسعنا التطرق إلى كل تلك التقنيات في مقال واحد، لذا سوف نقوم بالتحدث عن ابسط التقنيات في هذا المضمون وهو التخزين الضوئي.
التخزين الضوئي للبيانات:
القرص المضغوط (CD) هو أحد تطبيقات هذه التقنية، و مبدأ عملها هو استخدام الليزر كوسيط لتسجيل واسترجاع البيانات، حتى تتضح الفكرة لنأخذ سيناريو بسيط يحاكي هذه التقنية:
افترض أنك تريد أن تخزن هذه القيمة من البيانات (011101) يقوم المعالج الخاص بك بإرسال هذه القيمة إلى دائرة التحكم في الليزر فيتم تشغيل وإقفال الليزر بناءً على تلك القيمة، عندما تكون القيمة صفر يشتغل الليزر ويقوم بعمل حرق بسيط ليسبب تجاويف في طبقة الألمنيوم وعندما تصبح القيمة واحد يتوقف الليزر ويبقى سطح الألمنيوم كما هو، وبعدما يدور القرص سوف يكون هناك العديد من التجاويف والسطوح السليمة التي تعبر عن البيانات كما هو واضح في الصورة أعلى، فالحفر التي في الصورة هي القيمة الثنائية صفر والسطح الأصلي أو المرتفع هو القيمة الثنائية واحد.
ملاحظة:
في هذه التقنية تم تصميمها بشكل معاكس بحيث أنه عند القيمة الصفر يشتغل الليزر وليس عند القيمة واحد كما نحن معتادون.
بعدما فهمنا أنه يتم تخزين البيانات على شكل نتوءات في القرص لنفهم الآن المرحلة الثانية وهي كيف يتم قراءة البيانات أو إعادة توليد الإشارة الكهربائية عندما يتم قراءة البيانات؟ يقوم المعالج بتشغيل الليزر طوال مدة القراءة ثم تمر الإضاءة على نتوءات القرص فإذا سقط الضوء على السطوح السليمة سوف يسبب انعكاس بالضوء وإذا سقط الضوء على التجاويف سوف ينكسر الضوء، فهناك حالتين إما انعكاس أو انكسار حتى استفيد من تلك الحالتين في توليد الإشارة نقوم بوضع دايود ضوئي موازي لزاوية الانعكاس كما هو واضح في الشكل الأعلى، عندما يقع الضوء على هذه السطوح السليمة يتم انعكاس الضوء على الدايود الضوئي ليحول تلك الإشارة الضوئية إلى إشارة كهربائية ويسجل القيمة الثنائية واحد، وفي الحالة الثانية سوف يحدث انكسار لضوء وذلك يسبب انزياح الضوء عن الدايود الضوئي مما تسبب هذه الحالة القيمة الثنائية صفر؛ لأن الضوء لم ينعكس على الدايود الضوئي.
سوف نكمل التقنيات الأخرى في المقالات القادمة…
مراجع الصور:
https://www.pandasecurity.com/en/mediacenter/tips/how-to-free-up-ram/https://www.digital-scrapbooking-storage.com/compact-disc-digital-audio.html
