گذشته اي نه چندان دور، ميكروكامپيوتر وجهه اي نادر و نامتعارف در كلاسهاي آمريكا بود. سپس طي دهه 1970 برخي از مدارس شروع به بهره گيري از كامپيوتر در آموزش، مشق و تمرين، نگهداري اطلاعات و غيره نمودند.
استفاده از كامپيوتر در دهه 1980 به سرعت گسترش يافت.
- مدارس آمريكا مجهز به بيش از 2 ميليون كامپيوتر شدند.
- تعداد مدارس داراي كامپيوتر از 25% به 100% رسيد.
- بيش از نيمي از ايالات آمريكا از برنامه هاي اين تكنولوزي در خدمات خود بهره بردند.
"در اين زمانه كامپيوتر يك وسيله لوكس و تشريفاتي در مدارس آمريكا محسوب مي شود، منتها اين زمان حتماً مي گذرد." (1985: Kulik)
بي شك عصر اطلاعات فرا رسيده بود و در دهه 1990 آموزش تكنولوژي كامپيوتر گامهــــــــــاي پيشرفت را برمي داشت. با توجه به اين پيشرفت، كليه قانونگذاران، آموزگاران، خانواده ها و محققين تاكيد و توجه زيادي بر تاثيرات اين تكنولوژي در آموزش مدارس نشان دادند. از آنجا كه تهيه سخت افزار و نرم افزارهاي آموزشي نيازمند يك سرمايه گذاري قابل توجهي بود، اين گروه در پي آن بودند كه ثابت كنند كامپيوتر صرفاً يك وسيله تفريحي و گرانقيمت است. آنها سعي داشتند كه نشان دهند كه آموزش با كامپيوتر دقيقاً از روشهاي استفاده شده قبلي استفاده مي كند.
خوشبختانه، تحقيقات زيادي طي دهه هاي 70 و 80 و اوايل دهه 90 درخصوص تاثير كامپيوتر در پيشرفت، نگرش و ساير متغيرها مثل يادگيري دانش آموزان، انجام شده است. تحقيق حاضر تعداد زيادي از عناصر از قبيل فعاليتهاي يادگيري كامپيوتري شده كه مكمل آموزش سنتي است، برنامه نويسي، ذخيره مكانيزه اطلاعات، توسعه بانكهاي اطلاعاتي، نوشتن با واژه پردازها و ... را مورد بررسي قرار داده است.
گزارش حاضر به استفاده هاي رايج و نيز تعدادي از تحقيقات از نوع آموزش با استفاده از كامپيوتر يا CAI تاكيد دارد. يافته هاي درخصوص ساير كاربردهاي آموزش كامپيوتري در جاهاي لازم ذكر شده است.
تعريفات
بهتر است قبل از بيان نتايج و يافته هاي اين طرح، برخي از اصطلاحات درخصوص CAI و ديگر انواع فعاليتهاي يادگيري با استفاده از كامپيوتر آشنا شويم. اين اصطلاحات به شرح ذيل مي باشند:
- Computer-Based Education / Computer-Based Instruction (CBE/CBI)
داراي مباحث وسيعي هستند كه به مصارف كامپيوتر در حالت مجازي شامل مشق و تمرين، خودآموزي، شبيه سازي كامپيوتري، مديريت آموزشي، تمرينات تكميلي، برنامه نويسي، بانكهاي توسعه يافته، نوشتن با واژه پردازهاو ... اشاره دارند. همچنين اين مبحث به فعاليتهاي يادگيري فقط بر پايه كامپيوتر كه توسط معلمان تهيه و تدريس مي شود، اشاره دارد.
- Computer-Assisted Instruction (CAI)
مبحث ساده اي است كه بيشتر به مشق و تمرين، خودآموزي يا فعاليتهاي شبيه سازي كه به عنوان مكمل روشهاي سنتي مانند روش آموزش معلم محور است، اشاره دارد.
- Computer-Managed Instruction (CMI)
به استفاده كاركنان مدرسه براي سازماندهي اطلاعات دانش آموزان، تصميم گيريهاي آموزشي، ارزيابي نتايج و حاصل امتحانات دانش آموزان اشاره دارد و آنها را به سمت منابع آموزشي و نگهداري اطلاعات پيشرفت آنها هدايت مي كند.
- Computer-Enriched Instruction (CEI)
معرف فعاليتهاي آموزشي است كه:
1. اطلاعات را بر اساس نيازهاي واقعي دانش آموزان در جامعه توليد مي كنند.
2. برنامه هايي كه توسط دانش آموزان ساخته شده، اجرا كنند.
3. امتحانات نسبتاً ساختار نيافته جهت شبيه سازي كردن يا برانگيختن دانش آموزان را پربار سازند.
پايه تحقيق CAI
يافته هاي اين گزارش از تحليل 59 تحقيق كه در منابع ذكر شده اند، استخراج شده است. در تمامي اين تحقيقات گزارشي درخصوص رابطه بين يادگيري بر مبناي كامپيوتر و نتيجه كار دانش آموزان آمده است. 28 تحقيق مطالعاتي، 22 مورد بازنگري، 9 مورد تحليلي مي باشد. در 19 تحقيق تاكيد بر دانش آموزان ابتدائي، 19 مورد بر دانش آموزان متوسطه، 7 مورد تركيب هر دو جامعه، 5 مورد شامل محدوده ابتدايي تا عالي داشته اند و در 16 مورد جامعه مشخص نشده است.
در اغلب نمونه ها دانش آموزان آمريكايي بوده و در تعداد كمي جامعه شامل دانش آموزان كانادايي و اسرائيــــلي مي باشد. ساير جامعه ها عبارتند از دانشجويان متضرر اقتصادي، دانش آموزان با آموزشهاي استثنائي، دانش آموزان معلول و دانش آموزان اسپانيولي. در برخي از تحقيقات به مليت جامعه نمونه اشاره نشده است.
در اين 59 گزارش تاثير استفاده از يك يا چندين روش آمــــوزش با كامپيوتر كــــه در بالا ذكر شد، بر روي دانش آموزان بحث شده اســـت. 35 تحقيق تاثير CAI، 15 مورد CBE، 5 مورد واژه پردازهـــــا، 3 مورد CMI، 2 مورد برنامه نويسي و 4 مورد شبيه سازي را مورد بررسي قرار داده اند.
تاثير استفاده از كامپيوتر در نتيجه بسياري از حيطه هاي علمي شامل پيشرفتهاي آكادميك در حالت كلي، رياضي، فن بيان، روخواني، علوم، مهارتهاي حل مسئله، بهداشت و آموزش اجتماعي امتحان شده است. همچنين اين مطالعات بر نگرش دانش آموزان نسبت به موضوعات آموزشي كه در آن از كامپيوتر استفاده شده است، خود كامپيوتر، مدارس در حالت كلي، كيفيت مباحثي كه داراي فعاليتهاي كامپيوتري هستند، خودشان به عنوان يادگيرنده تاكيد دارند.از ديگر نتايج بررسي شده سرعت يادگيري، يادآوري آموخته ها، كنترل تمركز و برانگيختگي، سواد كامپيوتر، همكاري و كمك مي باشند.
از سوي ديگر گزارشات آماده شده شامل اطلاعات تكميلي در رابطه با موضوعاتي چون تربيت دبير براي هدايت موثر CAI، تاثيرات مالي CAI، بحث بر روي برنامه هاي كامپيوتري معلم درخصوص دانش آموز، آزمايش نگرش مساعد و مثبت دانش آموزان در راستاي فعاليتهاي كامپيوتري مي باشد.
يافته هاي تحقيق
استفاده از كامپيوتر و پيشرفت دانش آموزان
يكي از يافته هاي گزارش جاري بيان مي دارد كه استفاده از CAI به عنوان مكمل روش سنتي يا آموزش معلم محوربوده و تاثير بهتري نسبت به روش سنتي محض دارد. در كل گفته مي شود كه اين موضوع درخصــــوص دانش آموزان با تواناييهاي مختلف، سنين مختلف و مطالب مختلف صادق است. چرا كه نتيجه آزمون دانش آموزان CAI اين تاثير مثبت را نشان داده است.
برخي از محققان تاثير مثبت و معنا دار استفاده از روش CAI را نسبت به روش سنتي نشان داده اند. اما در برخي موارد به تفاوت معنادار آنها اشاره نشده است.
از جمله مباحثي كه محققان به آن علاقمند هستند "نوشتن" مي باشد. آنها سعي ميكنند بيشتر بر "عمل نوشتن" تاكيد كنند تا بر نتيجه عمل كه همان انشا مي باشد. "نوشتن به عنوان پروسه" دانش آموزان را تشويق به درگيري با فعاليتهاي پيش از نوشتن، دنبال كردن طرحهاي پيشنهادي، تجديدنظر، ويرايش و چاپ كنند.
برنامه هاي واژه پردازي با توانايي هايي از قبيل اضافه كردن، حذف و تنظيم مجدد متن نسبت به نوشتن با قلم و كاغذ بسيار مفيدتر است. همچنين نتيجه تحقيقـــات در اين زمينه برتري استفـــــاده از واژه پردازها را نسبت به دست نوشته ها و يا ماشين تحرير ثابت مي كند. محاسن استفاده از واژه پردازها به شرح زير است:
-
نمونه هاي آماده طولاني
-
تنوع زياد استفاده از كلمات
-
ساختار متنوع جملات
-
املاي درست كلمات
-
بازنگريهاي اصولي
-
پاسخگويي بالا و بازخورد درست
-
درك بهتر عمل نوشتن
-
ايجاد نگرش بهتر نسبت به نوشتن
-
رهايي از مشكلات ناشي از خوانا نبودن
يادآور مي شويم كه محققان بر استفاده كامپيوتر در كنار آموزش سنتي تاكيد مي كنند. بحث بر روي ساير فاكتورها در زير آمده است.
سرعت يادگيري
محققان به اين نتيجه رسيده اند كه استفاده از CAI بر شدت و سرعت يادگيري مي افزايد. سرعت يادگيري با استفاده از CAI بيشتر از روش آموزش سنتي است. بعضي از تحقيقات نشان مي دهد كه دانش آموزان CAI مطالب بيشتري را در زمان مشابه با دانش آموزان سنتي فراگرفته اند. يا در برخي تحقيقات نشان داده اند كه زمان يادگيري مطالب مشابه در دانش آموزان CAI كمتر از دانش آموزان سنتي مي باشد. در تحقيقي اعلام شده است كه سرعت يادگيري در CAI حدوداً 40% بيشتر از روش سنتي است.
يادآوري آموخته ها
با توجه به نتايج برخي از تحقيقات سرعت يادآوري مطالب آموخته شده در دانش آموزان CAI بيشتر از دانش آموزان سنتي است. در واقع امتياز كسب شده توسط دانش آموزان CAI بيشتر از دانش آموزان سنتي محض ميباشد.
نگرش
فاكتور ديگري كه محققان درخصوص تاثير CAI يا ديگر روشهاي كامپيوتري بر روي دانـش آموزان بررسي كرده اند فاكتور "نگرش" مي باشد. نتيجه حاصل از تحقيقات نشان مي دهد كه CAI تاثير بسيار مثبتي بر روي نگرش دانش آموزان نسبت به روش سنتي دارد.
تاثيرات سودمند ديگر
مزاياي خاص ديگري به جز سرعت يادگيري، يادآوري آموخته ها و نگرش در برخي از تحقيقات درنظر گرفته شده است كه به شرح زير مي باشد:
- كنترل تمركز: محققان به اين نتيجه رسيده اند كه حس دروني كنترل تمركز دانش آموزان CAI بيشتر از دانش آموزان سنتي است.
- توجه و دقت: دانش آموزان CAI توجه و دقت بيشتري نسبت به دانش آموزان سنتي دارند.
- برانگيختگي: محققين دريافته اند كه سرعت برانگيختگي در دانش آموزان CAI بيشتر از دانش آموزان سنتي است.
- همكاري/ كارگروهي: تعاون و رفتارهاي اجتماعي رشد بهتري در دانش آموزان CAI دارد.
CAI و جامعه نمونه هاي مختلف از دانش آموزان
برخي محققان بر آن برآمدند كه تاثير CAI را در جامعه نمونه هاي مختلف مورد بررسي قرار دهند. در اين خصوص چند حيطه بيان شده است:
- دانش آموزان جوان در مقابل دانش آموزان مسن تر
بررسي ها نشان داده است كه تاثير CAI بر روي دانش آموزان جوان تر بيشتر از دانش آموزان مسن تر بوده است. براي اين منظور جامعه نمونه از بين دانش آموزان در سطوح مختلف ابتدايي و متوسطه يا بالاتر انتخاب شده اند.
- دانش آموزان با معلومات كمتر در مقابل دانش آموزان با معلومات بالا
اين تحقيق نشان داده است كه CAI براي دانش آموزان با معلومات كمتر سودمندتر بوده است. البته سودمندي براي هر دو گروه مبرز مي باشد. ياد آور مي شويم كه افراد با معلومات كمتر نياز به برنامه هاي ساده و رايج دارند نه برنامه هاي وسيع و گسترده. همچنين اين افراد به تمرين و مشق، كار اختصاصي و تقويت سريع بازخوردها نياز دارند.
- دانش آموزان متضرر اقتصادي در مقابل دانش آموزان با پشتوانه مالي قوي
محققين اعلام كرده اندكه CAI سود بيشتري براي دانش آموزان متضرر اقتصادي نسبت به مقابل دانش آموزان با پشتوانه مالي قوي داشته است. دانش آموزان با پشتوانه مالي ضعيف نيز سود فراواني از فرصتهاي كار انفرادي با CAI، تمرين و مشق و برنامه هاي خودآموز برده اند.
- وجود ابزار شناختي كم در مقابل وجود ابزار شناختي زياد
همچون موارد قيد شده در بالا استفاده از CAI در تدريس مطالب درسي كه داراي ابزار شناختي كمتري مي باشد مفيدتر از مطالبي است كه داراي ابزار شناختي فراوان مي باشد. با توجه به مطالب بالا محققين به اين نتيجه رسيده اند كه تقويت افراد با سطوح پايين تر بهتر از سطوح بالاتر بوده است مثل سن كمتر، معلومات كمتر، وضعيت اقتصادي پايين تر.
- فراگيران معلول
تحقيقات بر روي فراگيران ازكارافتاده از قبيل افراد عقب مانده ذهني، داراي مشكل شنوايي، آسيب ديدگان روحي، داراي اختلال گفتاري، حاكي از پيشرفت آنان در هنگام استفاده از CAI نسبت به استفاده از روش سنتي مي باشد.
- زنان در مقابل مردان
در اين تحقيقات تفاوت معنا داري بين مردان و زنان CAI يافت نشده است.
CAI و برنامه هاي درسي مختلف
محققان كمي مقايسه تاثيرات
CAI را در حوزه هاي مختلف درسي انجام داده اند. يافته هاي آنان هرچند كه چندان قطعي نبوده اما حاكي از آن است كه فعاليتهاي
CAI در حوزه هاي علمي و يادگيري زبانهاي خارجي تاثيرات مثبتي داشته است. فعاليتهايي همچون رياضــي، روخــــواني، فن بيان و
ESL[1] تاثير مثبتــــي را از
CAI دريافت مي دارند. بالاخص
ESL با استفاده از
CAI بسيار متحول شده است.
چرا دانش آموزان CAI را دوست دارند؟
در اين گزارش آمده است كه CAI نگرشي را به سوي جنبه هاي مختلف مدرسه در دانش آموزان ايجاد كرده است. محققان تحقيقات آتي خود را بر اساس نظر دانش آموزان درخصوص CAI پايه ريزي كرده اند. در زير ليستي از دلايل علاقمندي دانش آموزان به CAI نسبت به روشهاي سنتي آمده است.
دانش آموزان گفته اند كه كار با كامپيوتر را دوست دارند زيرا:
- بي نهايت صبور است،
- هيچ وقت خسته نمي شود،
- هيچ سوالي را بي پاسخ نمي گذارد،
- عصباني نمي شود،
- اجازه مي دهد كه دانش آموزان خودشان كار كنند،
- اصلاح خطاها يا تحسين را فراموش نمي كند،
- جالب و سرگرم كننده است،
- يادگيري را منحصر به فرد كرده است،
- داراي گامهاي خودكفايي است،
- دانش آموزاني را كه اشتباه مي كنند، آشفته نمي سازد،
- امكان آزمايش با شرايط مختلف را فراهم مي كند،
- بازخورد سريع دارد،
- بيشتر از معلمان مفعولي است،
- تبعيض نژادي قائل نمي شود،
- محرك خوبي است،
- احساس كنترل يادگيري به فرد مي دهد،
- براي مشق و تمرين بسيار عالي است،
- به تماشا، شنيدن و لمس كردن دعوت مي كند،
- كمك مي كند كه املاي كلمات بهتر شود،
- باعث چيره دستي در استفاده از كامپيوتر مي شود كه براي زندگي آينده با ارزش است،
- كارهاي سخت دستي مانند طراحي را حذف كرده است،
- بسيار سريع و نزديك به سرعت تفكر آدمي كار مي كند.
برخی از اين آيتمها به ترقي دانش آموزان در بازخورد سريع، فعال و مثبتي که يادگيري با کامپيوتر نسبت به فعاليتهاي معلم محور مهيا کرده است، اشاره دارند.
"کاهش نقاط منفي، به دانش آموزان اجاه مي دهد که با گامهاي خود از طريق آزمايش و خطا ياد بگيرند. از اينرو نگــرشهاي مثبت محافظت شده و ترقي مي کنند."
ثمربخشي
در برخي از تحقيقات ثمربخش بودن CAI نسبت به روش آموزش يک به يک و خصوصي ثابت شده است. در تحقيقات ديگربه تفاوت معناداري بين روشهاي CAI و سنتي اشاره نشده است.
بسياري از برنامه هاي آموزش مبتني بر کامپيوتر در گذشته ارزيابي شده و تاثيرات مثبتي در يادگيري و نگرش دانشآموزان فراهم کرده است. برنامه هاي آتي جهت فراهم کردن آموزشهاي مبتني بر کامپيوتر قطعاَ مشوق همگان خواهد بود."
خلاصه
نتايج حاصل از تحقيق به شرح ذيل است:
-
استفاده از CAI به عنوان مکمل روش سنتي پيشرفتهاي زيادي را نسبت به روش سنتي تنها فراهم کرده است.
-
تحقيق حاضر تاثيرات استفاده از روشهاي CAI و سنتي را به تنهايي مورد بررسي قرار داده است.
-
کليه روشهاي آموزشي مبتني بر کامپيوتر پيشرفتهاي زيادي را نسبت به روش سنتي محض فراهم کرده است.
-
دانش آموزان با استفاده ازواژه پردازها به مهارتهاي بالاي نوشتن نسبت به سايرروشهاي سنتي دست يافته اند.
-
سرعت يادگيري مطالب در دانش آموزان CAI بيشتر از سرعت يادگيري در دانش آموزان سنتي است.
-
به يادآوري آموخته در دانش آموزان CAI بهتر از دانش آموزان سنتي است.
-
استفاده از CAI نگرشهاي مثبتي درخصوص کامپيوتر، محتواي درسي، کيفيت آموزش، کليات مدرسه و خودآموزي نسبت به روش سنتي محض ايجاد مي کند.
-
استفاده از CAI مزاياي ديگري از قبيل تمرکزدروني کنترل، توجه به مدرسه، برانگيختگي، همکاري با دانش آموزان و اشتراک مساعي نسبت به روش سنتي محض دارد.
-
CAI براي دانش آموزان جوان موثر تر از دانش آموزان مسن تر است.
-
CAI براي دانش آموزان با اطلاعات کم قبلي سودمندتر است.
-
دانش آموزان متضرر اقتصادي بهره بيشتري از روش CAI نسبت به دانش آموزان با پيشينه مالي قوي مي برند.
-
CAIبراي آموزش مطالب با وسايل کمک آموزشي کمتر موثر تر است.
-
دانش آموزان معلول با استفاده از CAI مي توانند به مدارج بالاي علمي دست بيابند.
-
تفاوت معناداري بين فراگيري زنان و مردان با استفاده از CAI وجود ندارد.
-
اشتياق دانش آموزان به استفاده از اين روش در راستاي سرعت، مغعولي بودن و بازخوردهاي مثبت اين فعاليتها مي باشد.
-
ثمربخشي فعاليتهاي CAI حداقل برابر با ثمربخشي فعاليتهاي آموزشي معلم محور و تدريس خصوصي بوده و در برخي موارد از آن بهتر است.
متن فوق ترجمه مقاله Computer-Assisted Instruction از Kathleen Cotton مي باشد.
لينك متن اصلي:
http://www.nwrel.org/scpd/sirs/5/cu10.html
[1] English as a Second Language رشد نمايي ايجاد و توزيع اطلاعات ديجيتال، تقاضا جهت ارائه راه حل هاي ذخيره سازي حجم بسيار زياد اطلاعات را افزايش داده است. فيلمهاي ديجيتالي، بانك هاي اطلاعاتي بزرگ، متون آموزشي مملو از رسانه هاي مختلف و مجموعه داده هاي عظيم علمي نيازمند حافظه هاي ترابايتي (1TB=1024 GB) مي باشد. همچنين نياز به حفظ جامعيت داده ها و امكان دسترسي به اين دارايي هاي ديجيتالي انكار ناپذير است. تكنولوژي RAID ابزاري جهت پاسخ گويي به اين نيازها مي باشد.
آرايه اي از درايوهاي مستقل – RAID - گروهبندي كردن درايوهاي سخت فيزيكي چندگانه در يك آرايه مي باشد - مجموعة RAID - كه در كامپيوتر ميزبان به صورت يك حافظة منطقي نمايش داده مي شود. استفاده از تكنولوژي RAID امكان سازماندهي براي افزايش ظرفيت ذخيره سازي را به همراه سطوحي از كارايي، پايايي، محافظت داده ها، كه براي يك هارد ديسك به تنهايي امكان پذير نيست، را به دست مي دهد. تمامي درايوهاي موجود در آرايه مي توانند همزمان براي شبيه سازي سريع كل ظرفيت موجود عمل كنند. همچنين سيستم RAID مي تواند دسترسي به داده ها را بهتر كرده و تحمل خطا را به حداقل ممكن برساند، زيرا داده هاي تكراري مي توانند در امتداد درايوهاي فيزيكي چندگانه ذخيره شوند. حتي در صورت خرابي يكي از درايوها، اين سيستم مي تواند بدون از بين رفتن اطلاعات به كار خود ادامه دهد و وقفه اي در ارائة خدمات رخ ندهد.
تكنولوژي RAID بر سه اصل زير استوار است:
- تكه كردن[1] براي بهبود كارايي ذخيره سازي داده ها
- آينه اي[2] براي فراهم آوردن نسخه برداري از فايلها جهت افزايش حفاظت از داده ها.
- بيت توازن[3] براي فراهم آوردن نسخه برداري از فايلها جهت افزايش حفاظت از داده ها.
اغلب تنظيمات RAID، يا سطوح RAID، شامل اين تكنولوژي ها هستند و از آن به منظور ايجاد تعادل بين محافظت داده ها و بالا بردن كارايي استفاده مي كنند.
1- روش تكه كردن
افزايش كارايي در مجموعه اي از درايوهاي چندگانه با استفاده از تكنيك تكه كردن داده ها انجام مي شود. همانگونه كه از نام اين تكنولوژي پيداست، روش تكه كردن، يك درايو منطقي را به بلوكهايي تقسيم – تكه – مي كند، به طوري كه آنها در امتداد آرايه هايي از درايوهاي فيزيكي توزيع مي شوند. سپس داده ها بر اساس مسيرهاي علامت خورده قرار مي گيرند. به اين ترتيب هر فايل در امتداد درايوهاي چندگانه تجزيه مي شود. تكه كردن مجموعه اي از ديسكها، كارايي ذخيره اطلاعات را، به طور كلي بهبود بخشيده است، زيرا هر درايو به صورت همزمان عمل مي كند؛ ماداميكه كه يك درايو بلوك داده اي را مي خواند يا مي نويسد، درايو ديگر روي بلوك ديگري به صورت موازي كار مي كند. با اين وجود صرفاً تكه كردن، RAID0، محافظت داده ها را تضمين نمي كند.
2- روش آينه اي
ساده ترين روش نگهداري نسخة اضافي ار داده ها، روش آينه اي، شامل نوشتن دو نسخة كاملاً يكسان از كلية داده ها در يك جفت درايو فيزيكي مي باشد. حاصل اين روش حداكثر پايايي داده ها را به همراه دارد؛ اگر يك درايو خراب شود، داده ها همچنان از در درايو دوم در دسترس مي باشد. با اين وجود اين كار منجر به بهره گيري فقط 50% از كل حافظه مي شود زيرا دو درايو مجزا داده هاي يكسان را نگهداري مي كنند. اين روش به RAID1 معروف است.
3- روش استفاده از بيت توازن
يكي از روشهاي سطح بالا جهت ايجاد افزونگي، استفاده از بيت توازن است. اين روش محافظت داده هاي آرايه اي از درايوها را بدون نياز به تكثير نسخة كامل از محتويات درايوها را فراهم آورده است. اطلاعات بيت توازن به منظور بازسازي محتويات درايوهاي خراب شده به كار مي رود (به همراه دادها روي درايوهاي سالم). در اين روش داده مي توانند روي يك درايو اختصاصي، RAID3، ذخيره شوند يا در طول آرايه اي در درايوها توزيع گردند، RAID5. از طرفي استفاده از بيت توازن نسبت به روش آينه اي كارايي ذخيره سازي را بهبود مي بخشد؛ بيش از 85% براي مجموعه اي متشكل از 7 درايو. از آنجا كه اين روش شامل الگوريتمهاي پيچيدة محاسباتي مي باشد، لذا به سخت افزاري اختصاصي جهت پردازش RAID نيازمند هستيم و نمي توان صرفاً به RAID نرم افزاري اكتفا كرد.
RAID نرم افزاري و سخت افزاري
RAID نرم افزاري، تعبيه شده در نرم افزار ماشينهاي مكينتاش – Mac OS X و Mac OS X Server – امكان استفاده از روشهاي "تكه كردن" و "آينه اي" را بر روي آرايه اي از درايوها به منظور بالا بردن عملكرد و يا محافظت بيشتر از داده ها را فراهم مي كند. اما RAID نرم افزاري براي عملياتي كردن سطوحي از RAID كه از بيت توازن براي دسترسي بيشتر و كارايي درايو استفاده مي كنند، مناسب نيست. برخي از سطوح RAID مانند RAID3 و RAID5 با عمليات محاسباتي پيچيده اي سر و كار دارد كه مي تواند پردازش سيستم ها را بسيار سنگين كرده و براي كارايي سيستم مثمرثمر باشد. RAID سخت افزاري مانع اين محدوديتهاي عملياتي شده و بالاترين بازده را به همرا بالاترين سطح تحمل خطا را فراهم مي كند.
سطوح RAID
هر كدام از سطوح RAID يك شرايط منحصر به فرد از كارايي ورودي/ خروجي، محافظت داده ها و بهره وري ذخيره سازي داده ها را فراهم مي كند.
RAID0: تكه كردن
RAID0 اطلاعات را به صورت مساوي به شكل نوارهاي افقي در امتداد آرايه اي از درايوها، توزيع مي كند. با وجود اينكه RAID0 سرعت بسيار بالايي را منجر مي شود، اما حفاظت داده ها را تضمين نمي كند؛ اگر درايوي خراب شود كلية اطلاعات آن از بين مي رود، همچنين ساير درايوها بايد مجدداً قالب بندي شوند.
RAID0 بيشترين بهره وري را از لحاظ استفاده از ظرفيت درايوها را به همراه دارد زيرا هيچكدام از فضاهاي ذخيره سازي صرف دوباره نويسي داده ها يا جفت شدن اطلاعات نمي شود.
RAID1: آينه اي
RAID1 يك جفت درايو آينه اي يا معكوس وار را با استفاده از داده هاي يكسان ايجاد مي كند. اين كار سطح بسيار بالايي از دسترسي به اطلاعات را با استفاده از دو درايو همسان فراهم مي كند. همچنين سرعت خواندن اطلاعات را بهتر مي كند. با اين وجود سرعت نوشتن اطلاعات پائين است، زيرا كلية اطلاعات دوبار نوشته مي شوند (يكبار در هر درايو). همچنين RAID1 هزينه بر است زيرا منجر به كمترين سطح استفاده از ظرفيت درايوها مي شود.
RAID3: بيت توازن و تكه كردن
RAID3 اطلاعات را در امتداد دو يا چند درايو تكه تكه مي كند و داده هاي بيت توازن را بر روي درايوي كه به اين منظور تخصيص يافته است ذخيره مي كند. در صورتي كه يك ديسك خراب شود، بيتهاي توازن افزوده شده به اطلاعات، مي توانند براي بازسازي داده ها روي درايوهاي ديگر استفاده شود. RAID3 سرعت خواندن اطلاعات را زياد مي كند. علاوه بر آن نسبت به RAID1 بهره وري حافظه را بيشتر مي كند. كارايي نوشتن اطلاعات در RAID3 بهتر و سريعتر از RAID1 مي باشد اما از RAID5 سريعتر نيست؛ اين سرعت به ميزان دسترسي به درايوهاي شامل اطلاعات بيت توازن، بستگي دارد. RAID3 حداقل به 3 درايو جهت پياده سازي احتياج دارد. هر چه در اين روش تعداد درايوها بيشتر باشد، كارايي و سرعت روش بيشتر مي شود.
RAID5: تكه كردن و توزيع بيت توازن
RAID5 علاوه بر توزيع داده ها در امتداد درايوها، اطلاعات بيت توازن را نيز در امتداد درايوها در بلوكها توزيع مي كند به نحوي كه هر درايو به صورت مستقل عمل مي كند. اين امر بيشترين كارايي خواندن اطلاعات را از فايلهاي بسيار حجيم را بهبود مي بخشد. همچنين كارايي محيط تراكنش پردازشها را بهتر مي كند. از طرفي ديگر در كارايي نوشتن اطلاعات نيز موثر مي باشد چرا كه اطلاعات بيت توازن در امتداد درايوها تكه مي شود؛ محدوديت عملياتي از يك درايو با استفاده از بيتهاي توازن رفع مي شود. RAID5 رايج ترين پيكربندي براي توان عملياتي بالاي حافظه هاي محافظت شده است. همانند RAID3، RAID5 حداقل به 3 درايو احتياج دارد؛ درايوهاي بيشتر سرعت عمل و بهره وري ذخيره سازي را بالا مي برد.
RAID 0+1: تكه كردن بعد از استفاده از روش آينه اي
اين سطح تركيبي از RAID، از طريق تكه كردن داده ها در امتداد جفتهاي يكسان (آينه اي) از درايوها ساخته مي شود. در برخي از قطعات سخت افزاري ساخته شده، تكه شدن و آينه اي شدن در يك قطعة واحد تعبيه شده است، بدان معنا كه هر آرايه مي تواند مستقل از پردازشگر سرور (Server) عمل كند. RAID0+1 بالاترين توان عملياتي را به همراه كمترين پيچيدگي آماده سازي نسبت به پيكربندي هايي كه از RAID نرم افزاري براي تكه كردن استفاده مي كنند، مانند RAID10، را به همراه دارد.
RAID 10,30 and 50: انواع RAID تركيبي
سطوح تركيبي 10، 30 و 50 از سطوح RAID، از RAID سخت افزاري و نرم افزاي استفاده مي كند؛ از RAID سخت افزاري براي ايجاد 2 يا چند مجموعه از RAIDهاي سطح 1،3 يا 5 و از RAID نرم افزاري براي تكه كردن اطلاعات در امتداد مجموعه. اين امر يك توده اطلاعات واحد را با بهترين ميزان كارايي و حافظت از داده ها را به وجود مي آورد.
مقايسه سطوح مختلف RAID
| سطح RAID | حداقل تعداد درايو مورد نياز | بازدهي ذخيره سازي اطلاعات | كارايي خواندن اطلاعات | كارايي نوشتن اطلاعات | افزونگي اطلاعات |
| RAID0 | 2 | بيشترين حد ممكن | خيلي زياد | بيشترين حد ممكن | خير |
| RAID1 | 2 | پايين | زياد | متوسط | بله |
| RAID3 | 3 | زياد تا خيلي زياد | متوسط | متوسط | بله |
| RAID5 | 3 | زياد تا خيلي زياد | زياد | زياد | بله |
| RAID 0+1 | 4 | پايين | زياد | زياد | بله |
| RAID 10 | 4 | پايين | زياد | زياد | بله |
| RAID 30 | 6 | زياد تا خيلي زياد | زياد | زياد | بله |
| RAID 50 | 6 | زياد تا خيلي زياد | بيشترين حد ممكن | خيلي زياد | بله |
هر كدام از سطوح RAID يك ميزان منحصر به فردي از كارائي، محافظت از داده و بهره وري درايوها را به ما مي دهد. كارايي در سطوحي از RAID كه از بيت توازن استفاده مي كنند، با افزايش تعداد درايوهاي هر آرايه افزايش مي يابد.
از سيستم RAID چه مي خواهيم؟
RAID يك سرمايه گذاري هزينه بر است كه مي تواند محافظ كسب و كار شما با استفاده از افزايش بهره وري و حراست از داده ها، باشد. شما در انتخاب يكي از تنظيمات RAID به دنبال " كارايي و بهره وري"، " محافظت داده و اطلاعات"، " دسترسي به داده و اطلاعات" و " ظرفيت ذخيره سازي" خواهيد بود. همچنين به دنبال آن هستيد كه تنظيمات و مديريت آن به راحتي انجام پذيرد. به هر حال سيستم RAID شما بايد قادر باشد با بودجه و هزينه امروز شما، كليه نيازهاي آتي شما را بلافاصله رفع نمايد.
1- كارايي و بهره وري
2- محافظت داده و اطلاعات
3- دسترسي به داده و اطلاعات
4- ظرفيت ذخيره سازي
كارايي و بهره وري
شما به چه سرعتي جهت خواندن اطلاعات و يا نوشتن اطلاعات در ديسك نياز داريد؟ سيستم پهناي پاند ذخيره سازي برحسب مگابايت بر ثانيه (MB/s) محاسبه مي شود، كه اين ميزان بيانگر سرعت حركت حجم وسيعي از اطلاعات مي باشد. پهناي باند در زمان انتقال فايلهاي بزرگ بسيار مهم است.
محافظت داده و اطلاعات
شما به چه ميزان محافظت از داده ها نيازمنديد؟ از آنجا كه محافظت هزينه بر است – به عبارت ديگر كارايي و بهره وري ذخيره سازي – شما نيازمند آن هستيد كه با دقت ميزان ريسك از دست دادن داده ها را مشخص كنيد. محافظت داده ها بزرگترين رمز نگهداري بانكهاي اطلاعاتي خاص، اطلاعات آموزشي و تحصيلي، ركوردهاي مشتريان و نيز نگهداري سرمايه و دارايي هاي ديجيتالي مي باشد.
دسترسي به داده و اطلاعات
آيا داده هاي شما نيازمند به دسترسي تمام وقت بدون هيچگونه وقفه اي مي باشند؟ دسترسي به داده ها براي ايميل، وب و سرورهاي بانكهاي اطلاعاتي مهم هستند. علاوه بر انتخاب مناسب ترين سطح RAID، شما خواهان تحمل خطاي بالا از جمله افزونگي، منبع تغذيه و سيستم خنك كننده، سرعت بالاي بازسازي، پشتيباني از ابزار يدكي كه بتواند در مواقع نياز جايگزيني درايوها را در مجموعه RAID انجام دهد، خواهيد بود.
ظرفيت ذخيره سازي
چه حجمي از اطلاعات را ذخيره خواهيد كرد چه در حال حاضر و چه در آينده؟ در نظر بگيريد كه با استفاده از كليه سطوح RAID بخشي از حافظه سيستم شما با نگهداري داده هاي اضافه به منظور محافظت از داده ها صرف خواهد شد. لذا ظرفيت دردسترس ديسك شما مقداري كمتر از ظرفيت كل درايوها خواهد بود. اين انتخاب با شماست كه روشي را برگزينيد تا از كل ظرفيت موجود به بهترين نحو استفاده كنيد و يا با بهره گيري از سطوح RAID محافظت داده هاي خود را در آينده تضمين كنيد.
- متن فوق ترجمه قسمتي از دفترچه راهنماي XserverRAID مي باشد كه مربوط به تعريف RAID و انواع مختلف آن مي باشد.
لينك متن اصلي:
http://www.tenplus.com/images/PDFs/XserveRAID.pdf
