Harddisk (HDD) Nedir? Nasıl Çalışır?

Harddisk (HDD) Nedir? Nasıl Çalışır?
Sabit Disk (Hard Disk) Nedir?


Sistem bellekleri (RAM) sakladıkları bilgileri PC’nizi kapattığınızda saklayamaz. Sistem belleklerinin bu özelliğinden dolayı güç kullanmadığı halde veri saklayabilecek donanımlara ihtiyacı vardır. İşte bu ihtiyacı sistemde sabit disk sürücüler karşılar. Sabit diskler bilgisayarınızı açtığınızda işletim sistemini ve diğer yazılımları sistem belleğine yükler ve kalıcı olarak saklamaya karar verdiğiniz bilgileri PC’niz kapalı bile olsa korumaya devam eder. Sabit diskler saklanması gereken verileri disk üzerinde manyetik değişim gerçekleştirerek yazarlar. Sabit diskleri incelerken mekanik kısım ve hareketli parça içermeyen elektronik kısım olarak ele almak yerinde olur. Hareketli parçalar sabit disk sürücülerinin çalışmasını engelleyen toz ve diğer etkenlerden korumak amacıyla havası izole edilmiş bir bölme içinde yer alır. Sabit disk sürücülerindeki hareketli parçalar mil, manyetik diskler, okuyucu/yazıcı kafalar, kafaların yerleştirildiği kollar ve kollara hareket veren sistemdir. Verilerin yazıldığı kısım ise disklerdir. Disklerin üzerine yazılan verinin yoğunluğu sabit disklerin veri saklama kapasitesini performansını olumlu yönde etkiler. Disklerin en önemli bölümleri diski oluşturan sert alt tabaka ve üstteki manyetik tabakadır. Bu önemli tabaka için üretici firmalar sabit disk tasarımlarında çeşitli materyaller kullanırlar.
Disk yüzeyindeki pürüzsüz düz tabaka için eski sabit disk sürücülerinde manyetik oksit kullanılırdı. Manyetik oksit şu an kullanılan ince manyetik film tabakasına göre daha kalın ve çabuk bozulan bir tabakaydı. Günümüzde ısıya dirençli ve daha ince disklerin yapılabilmesine imkan veren özellikleri açısından cam esaslı diskler alüminyum olanlara alternatif oluşturuyor. Artık manyetik tabakasının yerini filmsi ince manyetik tabakalar almış durumda. Sabit disk sürücülerinin en hassas mekanizmalarından birini kafaların diski çizmeden çok yakın biçimde okuma ve yazma yapabilmesi teşkil eder. Diskler mil üzerinde yüksek hızda dönmeye başladığında kaydırıcıların altından geçen hava akımı okutucu/yazıcı kafaların disklere sürtmeden havada asılı kalmasını sağlarlar. Disklerin üzerindeki manyetik yüzeye neredeyse değecek biçimde duran okuyucu/yazıcı kafa ile manyetik yüzey arasındaki mesafe günümüz sabit disk sürücülerinde 0.07 mm’den bile daha azdır. Kafaları disk üzerinde okunacak yada yazılacak bölgeye götüren ve çok hızlı çalışan kısım ise ‘Actuator’ adındaki kısımdır. Kafalar kaydırıcılara ve kaydırıcılar da kollara bağlı olmak üzere birlikte Actuator’a bağlıdırlar. Hoparlörlerdeki ses üreten manyetik bobine çok benzer biçimde çalışan Actuator adeta ses üreten bir bobin kadar hızlı biçimde kafaları diskler üzerinde içeri ve dışarı yönde hareket ettirir.
Hızla dönen diskler üzerinde okuyucu/yazıcı kafalar, mantık yani kontrol ünitesinden gelen sinyallere göre hareket ederler.
Mantık ünitesi yani elektronik kısım bilgisayarla sabit disk arasındaki veri alışverişini ve hareketli parçaların kontrolü görevini yürütür.

Hard diskin Çalışma Prensipleri

Verilerimizi kalıcı olarak saklamak için kullanılan bir saklama birimidir. Sabit disk döner bir mil üzerine sıralanmış, metal veya plastikten yapılma ve üzeri manyetik bir tabaka ile kaplı plakalar ve bu plakaların alt ve üst kısımlarında yerleşen okuma/yazma kafalarından oluşur. Veriler sabit diskteki bu manyetik tabakalar üzerine kaydedilir. Verilerin kaydedilmesinde mıknatıslanma mantığı kullanılır. Mıknatısın iki kutbu dijital olarak 1 ve 0 ‘ı temsil eder. Verilerimiz böylece küçük mıknatıslar halinde bu manyetik ortamlara yazılırlar. Bu manyetik tabakaların üstü dairesel çizgilerle örülüdür. Bunlara iz (track) denir. Sabit disk’te birden fazla plakalar üst üste dizilmiştir. Bu plakaların hem alt hem de üst tarafına bilgi yazılabilir. Herbir plaka üzerinde altlı-üstlü yerleşen ve herbirinin ortadaki mile uzaklığı aynı olan izlerin oluşturduğu gruba silindir ismi verilir. Sabit disk üzerinde herbir yüz bir kafa tarafından okunmaktadır. Bu nedenle kafa ve yüz aynı terime karşılık gelir. İz yapısını pasta dilimi şeklinde bölünmesiyle oluşan ve sabit disk üzerinde adreslenebilir en küçük alana denk gelen parçaya ise sektör (Sector) adı verilir ve bir sektörün barındırabileceği veri miktarı 512 byte uzunluğundadır. Bu sektör, kafa ve izler sabit diskte verinin adreslenmesi için kullanılırlar. Şuan adreslemede kullanılan iki yöntem vardır. Bunlardan ilki CHS olarak adlandırılan Cylinder-Head-Sector konumlarının verilmesi ile 3 boyutlu olarak dosyanın yerinin bulunması ikincisi ise LBA (Logical Block Adressing – mantıksal kütük adreslemesi) adı verilen tek boyutlu adresleme yöntemidir. Günümüzde kullanılan iki tip sabit disk arabirimi vardır. Bunlar IDE ve SCSI’dir.

IDE
IDE (Integrated Drive Electronics) bilgisayarın anakartındaki veri yolu ile depolama aygıtları arasında kullanılan standart bir elektronik arabirimdir. IDE IBM’in 16 bitlik ISA yol sistemi tabanlıdır ama ayrıca diğer yol standartlarını kullanan yol sistemlerinde de kullanılabilir.Günümüzde satılan birçok bilgisayar IDE’nin gelişmiş versiyonu olan EIDE’yi (Enhanced IDE) kullanır. IDE kasım,1990’da ANSI tarafından bir standart olarak benimsendi. IDE’nin ANSI ismi ATA’dir (Advanced Technology Atachment). Normal şartlar bir IDE arabirim ile iki tane sabit diskin çalıştırılması mümkündür: Ancak iki entegre denetleyicisinin birinci pozisyonda olmak istemesini engellemek gerekir. Bunu yapmak için sürücülerden biri ana sürücü (Master Drive) diğeri de bağımlı sürücü (Slave Drive)’dır. Bu disk işlemlerinde açık bir hiyerarşi oluşturur. IDE’nin deenetleyici teknolojisinin artan isteklerine cevap vermekte yetersiz kalması nedeni ile EIDE’nin ortaya çıkmıştır. IDE denetleyicisinin üç temel sorunu vardı. 528 MB'’lık depolama üst sınırı vardı. Yani 528 MB’ın üstündeki diskler IDElerle kullanılamazlar. En çok iki disk desteği vardı. Yalnızca iki disk kullanılabilmekte idi. Ve CD-ROM gibi çevre birimlerine destek vermemekte idi. EIDE ile birlikte her bir disk için 8.4 GB’lık disk desteği vardır. Günümüzde bu sınır daha da üste çekilmiştir. 128 GB’a kadar diskler desteklenebilir. 4 tane IDE diski ve CD-ROM kullanılabilir. Bunun için de IDE1 ve IDE2 olarak iki tane arabirim konnektörü kullanılır. Birincil olana Primary ikincil olana da Secondary ismi verilir. Bir konnektörde iki tane disk ve benzeri aygıt kullanılabilir. Bunlar birbirinden Master ve slave olarak biribirinden ayrılır. Böylece bilgisayara takılan disk ve benzeri birimler Primary master, Primary Slave, Secondary Master ve Secondary Slave olarak isimlendirilir. Hiyerarşik düzünde aynen bu şekildedir. EIDE’lerle birlikte Ultra DMA kavramı ile karşılaşmaktayız. Ultra DMA bilgisayarın veriyi sabit diskten bilgisayarın veri yolları ile anabelleğe göndermede kullanılan bir protokoldür. ULTRA DMA/33 protokolü verileri çoğuşma modunda ve 33.3 MBps (Megabayt/saniye) hızında transfer eder. Bu bir önceki DMA arabiriminin iki katı kadar daha hızlıdır.Ultra DMA Sabit disk üreticisi olan QUANTUM ve chipset üreticisi olan INTEL tarafından geliştirildi. Bilgisayarınızın Ultra DMA’yı desteklemesi demek bilgisayarınızın daha hızlı açılması, yeni uygulamaları daha hızlı çalıştırması anlamına gelir. Ultra DMA 40 pinlik bir IDE arabirimi kablosu kullanır. Ultra DMA/33’den sonra Ultra DMA/66 çıktı. Ultra DMA/66 verilerin 66 MBps hızında iletilmesini sağlar. Bu bir önceki Ultra DMA moduna göre iki kat hızlıdır. Ultra DMA/66 80 pinlik IDE kablosu kullanılır. Ultra DMA’nın çoğuşma modunu desteklediği söylenmişti. Çoğuşma modu verilerin normalinden daha hızlı gönderildiği bir veri gönderme kipidir. Çoğuşma kipini gerçekleştiren birçok teknik bulunmaktadır. Veri yolunda, Örneğin çoğuşma modu, bir aygıtın yolun kontrolünü ele almasını ve diğer aygıtların bunu kesmemesini sağlayarak gerçekleştirilir. RAM’de ise Çoğuşma modu bir sonraki hafıza birimi kendisine ihtiyaç duyulmadan getirilerek yapılır. Bu disk cachlerinde kullanılan tekniğin aynısıdır. Böylece veriler daha hızlı iletilirler.

Bütün çoğuşma modlarının sahip olduğu bir karakteristik geçici ve güçlendirilemeyen olmasıdır. Sınırlı zaman dilimlerinde ve özel şartlarda normalden daha hızlı veri transferi sağlarlar.

SCSI

Small computer System Interface’in kısaltılmış şeklidir. SCSI arabirimi seri ve paralel portlardan daha hızlı veri transfer oranı sağlar. (saniyede 80 Megabyte veri iletimi sağlayabilir). SCSI arabirimlere diskin dışında yazıcı, CD-ROM gibi çeşitli aygıtlar bağlanabilir. Bu yüzden SCSI basit bir arabirimden çok bir giriş/çıkış yoludur. SCSI arabirimi bir ANSI standardı olmasına rağmen çeşitli varyasyonları bulunmaktadır. Bu yüzden İki SCSI arabirimi birbiri ile uyumlu olmayabilir. Günümüzde kullanılan SCSI arabirimleri aşağıdadır.

SCSI-1 : 8 bitlik bir yol kullanır ve 4 MBps lik bir veri transfer hızını destekler.

SCSI-2 : SCSI-1 ile aynıdır, fakat 50 pinlik konnektörler kullanırlar. ve birden fazla aygıtın bağlanmasına izin verirler.

Wide SCSI : 16 bitlik veri transferini desteklemek için daha geniş bir kablo kullanırlar.

Fast SCSI : 8 bitlik yol kullanırlar, fakat 10 MBps’lik veri transferini desteklemek için saat hızını ikiye katlarlar.

Fast wide SCSI : 16 bitlik yol kullanır ve 20 Mbpslik veri transfer hızını destekler.

Ultra SCSI : 8-bitlik yol kullanır ve 20 MBps’li veri transfer hızını destekler.

SCSI-3: 16 bitlik yol kullanır ve 40 MBps’lik veri transfer hızını destekler. Ayrıca Ultra Wide SCSI de denir.

Ultra2 SCSI: 8 bitlik yol kullanır ve 40 MBps’lik veri transfer hızını destekler.

Wide Ultra2 SCSI: 16 bitlik bir yol kullanır ve 80 MBps’lik veri transfer hızını destekler.

SCSI aygıtların dürümlerine göre 15 aygıta kadar sisteme bağlayabilir. SCSI’ler IDE arabirimlerinden farklı olarak rasgele erişim yöntemini kullanırlar. IDE’ler ise sıralı erişim yöntemini kullanırlar. SCSI arabirimleri IDE’lerden daha hızlıdırlar. Ancak daha da pahalıdırlar. Dünya piyasının yaklaşık %10’unda varlar. IDE’ler ise ucuz olmaları ve artık anakart üzerinde tümleşik olarak gelmeleri sebebi ile daha fazla tercih edilmiştir. Bir sabit diskin kapasitesi şu şekilde hesaplanır.

Silindir sayısı*Sektör Sayısı*kafa sayısı*512’dir

1024 silindir, 256 kafa ve 63 sektör parametrelerine sahip bir sabit diskin kapasitesi: 1024*256*63*512=845571864 Byte’dır. Bu da yaklaşık 8.4 Gigabyte’dır. Sabit diskler ile gelen önemli bir kavram da partisyon kavramıdır. Partisyon kabaca diskin üzerinde oluşturulmuş bölümlerdir. Bir diskte sadece bir partisyon olabileceği gibi birden fazla da partisyon olabilir. Bir partisyon hangi amaç ile oluşturulmuş olursa olsun o partisyona ulaşım yapacak işletim sistemine uygun bir dosya sistemi ile biçimlendirilmelidir. Bu genellikle işletim sisteminin sorunudur ve işletim sistemi birden fazla dosya sistemini destekleyebilir. Partisyonların isimlendirilmesine gelince ilk olarak primary master konumundaki partisyon c’den itibaren isim almaya başlar. Sonra master diskinizde birden fazla partisyon var ise onlar isimlendirilmeye başlar. Örneğin Primary master’daki disk ikiye bölünmüş ise birincisi C: ikincisi ise D: ismini alır. Buradaki bölümleme işlemi mantıksaldır. Eğer, ikinci bir sabit disk var ise bu disk fiziksel olduğu için D: harfini alır. Mantıksal olarak bölümlenmiş diskin ikinci bölümü ise E: harfini alır. Dosya sistemlerinde yaygın olanlarından biraz bahsedelim

FAT

File Allocation Table – Türkçeye çevirmek gerekir ise Dosya Atama Tablosu.Bu sistemde partisyon herbiri belli miktarda sektör içeren cluster isimli parçalara ayrılır. Ve hangi dosyaların bu cluster parçalarından hangilerine yerleştiği, hangi cluster parçalarının boş, hangilerinin dolu olduğu gibi bilgiler FAT üzerine yazılır. İşletim sistemi de herhangi bir dosyaya erişim yapmak istediğinde dosyayı bulmak için FAT üzerine yazılan bu bilgilerden faydalanır. Her ihtimale karşı sabit disk üzerinde bir kopyası bulundurulur.



FAT16

DOS, Windows3.1 ve OSR2 sürümü öncesi Windows95’in kullandığı dosya sistemidir. Eski bir dosya sistemi olduğu için birtakım dezavantajları ve eksiklikleri vardır. Bunlardan bir tanesi kök dizinin (root) sınırlandırılmış olmasıdır. FAT16 sisteminde açılıştaki primary partisyona ait root dizini, FAT tablosu ve boot sektörü cluster içinde yer almazlar ve sayısı belli olan sıralı sektörlerde tutulurlar. Bu sayının belli olması kök dizinine yapılacak eklentilerin belli bir sınırı olması sonucunu doğurur. Kısacası altdizin istenildiği kadar uzatılabilmekle birlikte kök dizinde belli uzunlukta girişle sınırlandırılmıştır. İkincisi FAT16 dosya sisteminde adresleme 16 bit olduğundan adreslenebilecek maksimum cluster sayısı 65525’tir ve bu clusterların boyutu 32 KB olabilir. (aslında cluster sayısı 65536 olmalıdır. Ama bazıları özel amaçlar için tutulur.) bu da bizi FAT16’da kullanılan bir partisyonun 2 GB’dan daha büyük olmayacağı sonucuna götürür. Üçüncüsü FAT16 elindeki boş sabit diski ya da partisyon alanının bir şekilde elindeki clusterlara dağıtmak zorundadır. Bu nedenle sabit diskin boyutu büyümeye başladıkça cluster’ın boyutu da büyür. Örneğin 1 MB’lık bir dosya birçok cluster üzerine sıralanıp yerleşirken 10KB uzunluğundaki tek bir dosya bir cluster’ı kaplar. Bu durumda özellikle disk boyutu 1-2GB arasında iseFAT16 cluster boyutu 32 KB olacaktır ve cluster üzerinde 10KB’lık dosyadan arta kalan 22 KB’lık boşluk değerlendirilemeyerek boşa gidecektir. Özellikle çok miktarda ufak dosya barındıran sabit disklerde bu durum bolca olur.

FAT32

Windows95 OSR2, Windows98, Windows2000 ve Linux tarafından tanınan ve FAT16’dan daha gelişmiş bir dosya sistemidir. İlk olarak FAT32’de herhangi bir kök dizin sınırlaması yoktur. İkinci olarak FAT32, FAT16’daki 16 bitlik adresleme yerine 32 bitlik adresleme kullanır. Bu da 2 TB’a kadar olan disklerin tanınmasını sağlar. Üçüncü olarak FAT32 cluster boyutunu azaltarak boş alan israfını azaltır.

Sabit Diskler



Sabit Disklerin Anatomisi...

Sabit disklerin temel ve istenildiğinde bu bilgileri geri vermektir. Temelde sabit diskler birer mıknatıstır. Söz konusu bilgiler sabit disklere mıknatısların kutuplarında yaratılan değişmeler sayesinde kaydedilir. Sabit diskin içini açtığınızda karşınıza verilerimizin kaydedildiği silindirler çıkar.



Bir sabit diskte aşağıdaki şemada gösterilen ana bileşenler vardır. Silindirden az önce bahsetmiştik. Motor olarak gösterilen siyah göbek silindiri döndürmekle görevlidir. Kırmızı çubuk okuma-yazma işini yapan kafadır. Çubuğun altındaki kısım ise; kafayı, devreden gelen komutlar çerçevesinde sağa sola oynatarak silindirin üzerinde gezmesini sağlar. Kafa ile silindir arasında 0.000001 inç boşluk vardır.Elektrik devre modülü ise sabit diskin kendi kontrol merkezidir ve işlemciden gelen sinyalleri çözümleyerek bünyesindeki parçaların nasıl davranması gerektiğini belirler. Elektrik devre modülü sabit diskin alt tabanına monteli haldedir.



Bu yüzden dikkat edilmesi gerekir. Devrede anakart (Main Board) üzerinden işlemci ile verisel iletişim kurmasını sağlayan IDE connector bağlantısı ve güç bağlantı noktası vardır. Bu kabloların özel olarak belirtilen renkleri vardır. Veri iletişimini sağlayan kablo ile güç kabloları devreye, kabloların kırmızı tarafları birbirine bakacak şekilde takılır.

Yandaki şekil bu anlatılanı göstermektedir. Siyah renkli kablo topraklama için kullanılmakta. Bunların biri biriyle 12 volt, diğeri ile 5 volt elektrik sağlar. IDE kablosu ise gri renktedir. Sadece bir tarafına kırmızı bir çizgi çekilmiştir ki az önce söylediğim şekilde kabloların takılmasında bir yanlışlık olmasın diye.



Son olarak devre üzerinde Jumper ayar bölgesi vardır ama bu apayrı bir konu olduğu için şimdi girmeyeceğim. Bunlardan başka devre üzerinde; işlemci ile bağlantı kurarken işe yarayan ve motorları hareket ettiren kontrol çipleri vardır. Sabit disk içindeki silindirler bilmem kaç bin devirle dönerken kafalar da sağa sola sürekli hareket ederler. Aralarındaki mesafe yok denecek kadar azdır. Ancak bu hızla bir dönme gerçekleştiğinden silindir ile kafa arasında bir hava sirkülasyonu oluşur temas gerçekleşmez. Hava yastığı görevi gören bu aralığa gözle görülmeyecek bir tozun bile girmesi tüm mekanizmayı bozmaya yeter. Söz konusu anlattığımız bu mekanizma kusursuz denilecek bir mükemmellikle işlemektedir. Öyle ki bir silindirin 1mm2`lik alanında yer alan 1-2 milyon mıknatıs dakikada 10000 devirle tek tek ayırt edilerek okunur ve yorumlanır.




Verilerin Kayıt Edilmesi...

Bilgiler sabit diske yazılırlarken gelişi güzel yazılırlar ancak hepsinin yazıldığı yer ve konum adreslenmektedir. Aksi halde yazılan bir veri bir daha bulunamaz. Yandaki şekil bir silindir üzerini göstermektedir. Silindir üzerinde yar alan kırmızı halkalar track adını almaktadır. Yüzeyde bulunan her track sektör adı verilen küçük parçacıklara ayrılır. Her silindirde 1024 track ve her track içinde 63 sektör bulunur.



Dosyalar kaydedildikten sonra diskin indeksine nereye kaydedildiği hakkında bilgiler düşülür. (a dosyası silindir4, track 573, sektör 12 gibi) Bir dosyanın büyüklüğü eğer 63 KB ise sabit diskte kaplayacağı alan 1 sektördür. Eğer 63’den küçük olursa (mesela 10 KB) yine 63 KB‘lik bir yer; yani 1 sektör yer kaplar. Eğer 64 KB olarsa 2 sektör yer kaplar. Bu alan kaybına yol açar. Sorunun giderilmesi için sektörler işletin sistemlerinde parçalara ayrılır. Bu ayırma işlemi sanal olarak gerçekleştirilmektedir ve ayrılan her parçaya cluster adı verilir.

Windows 95 (ilk sürümleri) ve önceki işletim sistemleri 16 bitlik bir dosya sistemini kullanmakta idi. Bunun anlamı her sektör 32 KB’lik cluster halinde bölünüyor. Az önce verdiğimiz örneği şimdi incelersek; 63 KB’den az olan bir dosya (mesela 10 KB) artık 1 sektör (63 KB) değil 32 KB cluster‘lük yer kaplıyor. Ve 32 KB cluster boşta kalıyor. Günümüzdeki Windows 95 (yeni sürümleri), 98, 2000 ve sonrası işletim sistemleri ise FAT 32 formatında dosya sistemini desteklemektedirler. Bu sistem 1 sektörü 4 ila 16 KB’lik parçalara bölerek daha fazla yer kazandırıyor. Düşünün ki elimizde 5 KB’lik ufak bir yazı dosyası var. Bu dosya FAT 16 sisteminde 32 KB, FAT 32 sisteminde 8 KB yer kaplar.

Bu anlatılanlar dosya sıkıştırma işlemlerinde kullanılan mantığın aynısıdır. Yalnız unutulmamalıdır ki her cluster içine o programa ait veriler yazılır; bir diğerleri yazılamaz. Yani şöyle; FAT 32 sisteminde karşımıza 1 KB’lik bir dosya çıkarsa 1 cluster yer kaplar (4KB), 3KB’lik boş kalan alana başka bir şey yazilamaz, yani dosyalar cluster‘lerce bir bütün olarak algılanır. Öyle ki dosyalar taşınır, silinir veya kopyalanırken cluster‘lar halinde işlem görürler. Düşünsenize bir cluster‘da 2 ayrı dosyaya ait veri olsa ve biz bunlardan birini silsek diğerinin de aynı cluster‘e denk gelen kısmını silmiş olacağız. Bu durumda diğer dosya eksik veri nedeniyle çalışmayacaktı.

FAT (File Allocation Table)...

Dosya ayrıma tablosu anlamına gelen bu terim disk(et)’lerde indeks olarak kullanılan bölümdür. İşletim sistemleri bir dosya kaydederken nereden başlaması gerektiğini bilmek zorundadır. Aynı şekilde bir dosyayı okuyacaksa yine bunun nereden başladığını bilmek zorundadır. Aksi halde tüm veriler birbirlerinin üzerlerine yazılırdı. Az önce yukarıda anlatılan dosya ayırma sistemleri FAT 16 ve FAT 32 isimlerini buradan almaktadır. Bu tabloda bir sorun ortaya çıkarsa dosyalarınızı yavaş yavaş kaybetmeye başlarsınız. Windows 98 eğer başlat menüsünden kapatılmazsa bir dosya kaybı olabilir düşüncesiyle, bir sonraki açılışında scandisk‘i çalıştırır. (Scandisk disk üzerindeki bozuklukları gidermeye yönelik yazılmış bir programdır.) Hatırlarsanız daha önce dosyaların gelişi güzel kaydedildiğini ve bu dosyaya ait tüm verilerin nereye kaydedildiğini indekse yazıldığını söylemiştik. Aksi halde okuma-yazma işlemlerinde hata oluşur. Mesela 5 MB büyüklüğünde bir dosya sildiğinizde, söz konusu işlem FAT‘e kaydedilecektir ve ilgili alan boş olarak tanimlanacaktir. Dosya aslinda silinmiyor sadece yok varsayiliyor. Format işleminde kullanilan ve hizli biçimlendirme yapan bir parametre de (/q) bu işlemi yapmaktadir. Yüzeye yeni track (iz) açmak yerine FAT‘i siliyor. Silme işleminden sonra 8.5 MB‘lik bir dosya yüklemek isterseniz; ilk 5 MB‘lık kısmı silinerek boşaltılan yere geri kalan 3.5 MB‘lık kısmı başka bir yere kaydedilecektir. İşte dosyaların gelişi güzel yazılmasından kasıt dosyaların sürekli dağınık olmasıdır. Aşağıdaki ilk şekil düzenlenmemiş bir sabit diski göstermektedir.

Defrag...

Defragment kelimesinin kısaltması olan DEFRAG dosya sistemini düzenlemeye yarayan bir programdır. Yukarıdaki ilk sekil bir dosyaya ait verilerin silindir üzerindeki yerlerini göstermektedir.Bu dosyanın okunması normalden daha uzun bir zaman alacaktır. Bunun nedeni okuyucu kafanın dağınık yerlerde bulunan dosya parçacıklarına ulaşmasında geçireceği süredir.


Yukarıdaki şekilde ise aynı sabit diskin defrag yapılmış halini görmektesiniz. Dosyalar belirli bir öncelik sırasına göre arka arkaya getirilmektedir. Önce sistem dosyaları birleştirilir ve silindirin en başına yazılır. Daha sonra diğerleri. Bu sayede okuyucu kafa bir dosyayı okumak istediğinde FAT‘ten adresini öğrenecek ve bir kere konumlanmayla okuma işlemini gerçekleştirecektir. Aksi halde konumlama işlemi 4-5 kere gerçekleşecektir. Unutulmamalıdır ki yapılan bu işlem sabit diskin performans artışında en büyük paya sahip işlemdir.

Veri Yolları...

Bilgilerin sabit disk arkasından çıkan gri kablo üzerinden akış mantığı ve çeşitleridir. Veri yolları sabit diskten gelen bilgilerin aktığı, kontrol edildiği ve bir nevi yorumlandığı yollardır. Bu yollar belli arabirimler kullanırlar ki performans üzerinde oldukça etkilidir. Şimdi bu arabirimleri inceleyeceğiz.

1. IDE : Intehrated Drive Electronics cümlesinin kısaltması olan IDE "Entegre Sürücü Elektroniği" anlamına gelmektedir. ATA olarak da bilinir. Bu yoldan akan verileri denetleyen elektronik denetleyici sabit diskin üzerinde, veri aktarımını kontrol eden çip ise çip anakart üzerindedir. Bu iki işlemin birbirinden ayrılması 1986 yılında Compaq ve Western Digital firmalarınca ATA standardının benimsenmesiyle gerçekleştirildi. ATA (AT Attachement-AT Eklentisi) cihazların birbirleriyle uyum içinde çalışması için nasıl üretilmesi gerektiğini anlatan bir tür teknik kılavuzdur.

İlk kez 1986 yılında IDE tekniği sayesinde sabit disklerin kapasiteleri 528 MB üstüne çıkartılmış ve aynı anda 2 sabit diskin kullanılması sağlanmıştır. 1993 yılında Western Digital ve Quantum firmaları ortak bir çalışmayla EIDE (Enhanced IDE-Geliştirilmiş IDE) arabirimini çıkartmışlardır. Bu veri yolu standardı sayesinde 16.7 MB/sn veri aktarımı ve disk başına 137 GB’lık kapasite kullanımı gerçekleştirilmiştir. Ancak her firma kendi ürettiği sabit diske özel bir yönetim şekli vermekte idi ve yeni çıkan disk tipi cihazlarla uyum sağlanamamakta idi. (Özellikle CD-ROM)

1992 yılında ATAPI (ATA Pack Interface-ATA paket Arabirimi) adlı bir eklentiyle CD-ROM’lar da Floppy Disk’ler gibi kullanılarak bu sorun giderilmiştir. EIDE içinde verilerin nasıl ve ne hızla aktarılacağını belirleyen 5 adet mod vardır. Bunlar PIO (Programmed Input/Out - Programlı Girişi/Çıkış) 0, 1, 2, 3 ve 4’tür. Ve sırasıyla 3.3, 5.2, 8.3, 11.1 ve 16.6 MB/sn veri aktarırlar.

Daha sonra DMA (Direct Memory Access ) olarak bilinen ve doğrudan bellek erişimi anlamına gelen bir arabirim ortaya çıkmıştır. Bu yolla disk üzerinde okunan veriler işlemciye uğramadan ana kart üzerindeki kontrol çipleri sayesinde belleğe yazılırlar. DMA arabiriminin bir çok modeli vardır. Ancak bu modeller firmaların sabit diskte yapmış oldukları küçük eklentilerin adlarıdır. Bu veri yollarının dönüş hızları 5400 rpm (Rotates Per Minute-Dakikadaki Dönüş Hızı)’dir ve 16.7 MB/sn veri aktarırlar. Ancak bu dönüş hızları ne kadar fazla olursa o kadar fazla veri aktarılabilir demek değildir. Verinin gönderildiği veri yolunun, gönderilecek büyüklükteki veri kapasitesini desteklemesi gerekir.

Bir başka DMA arabirim modu ise ULTRA DMA(ATA) 33 yoludur. Bu yol teorik olarak saniyede 33 MB kapasitelik bir verinin aktarılmasına izin veriyordu. Ancak yeni çıkan bir teknoloji ise; (ULTRA DMA 66) saniyede 66 MB veri aktarımına izin vermektedir. Normal SCSI veri yollarından daha hızlıdırlar. Bu yeni çıkan veri yolunu kullanabilmek için sabit diskin, ana kartın bu mantığı desteklemesi gerekmektedir. Normal olarak kullanılan ATA 33, 40 Pin’lik IDE connector’ü (40 damarlı gri kablo. Damarlar kablo üzerindeki tel sayısıdır.) ile veri akışını sağlarken ATA 66 veri yolları 80 Pin’lik IDE connector’ü ile veri akışını sağlamaktadır. Bu sebeple bu şekil bir kablo kullanılması gerekir. Ayrıca sistem BIOS’u ATA 66 veri yolunu desteklemeli.

2. SCSI : Small Computer System Interface cümlesinin kısaltması olan SCSI Küçük Bilgisayar Sistem Arabirimi anlamına gelmektedir. IDE veri yolundan en büyük farkı, elektronik denetleyici disk üzerinde değil ayrı bir karttadır. Gri kablo önce bu karta takılır, kartta ana karta monte edilir. Veriler bu kart üzerinden akar. Veri transfer hızları yeni SCSI teknikleriyle 160 MB/sn’yi bulabilmektedir. Dönüş hizlari 6000 ve 7200 rpm‘dir. Bu sistem daha çok windows NT işletim sistemi için öngörülmüştür. Ev bilgisayarlarina önerilmez, yüksek maliyetlidir. Büyük işyerlerinde ana bilgisayarlara takilir. Nedeni ayni anda isterse 30 kişi diske veri yazabilir veya diskten veri okuyabilir. Bu işlem SCSI kartlariyla işlemlerin belli bir siraya konulmasi ile gerçekleşir.

SCSI sistemlerin veri aktarimlari IDE veri yolundan daha fazladir. ULTRA DMA 33’e göre IDE‘ler 33 MB/sn veri aktarırlarken SCSI’lar ULTRA SCSI-2 moduyla 40 MB/sn veri aktarabilmektedirler. Ancak yeni çıkan ULTRA WIDE LVD SCSI-2 (LVD: Low Voltage Differential) modunu kullanan SCSI sabit diskler, saniyede 80 MB veri aktarabilmektedirler. SCSI hakkında anlatılanlara ek olarak IDE veri yolunu kullananlara nazaran daha fazla sabit diski kontrol kartıyla birbirine bağlayabiliriz. Öyle ki, Fast Wide SCSI kartı sayesinde 15 adet sabit diski birbirine bağlayabilirsiniz.

SMART Teknolojisi...

SMART Teknolojisi 1992 yılında IBM tarafından 3.5 inçlik diskler için tasarlanmış olan bir teknolojidir. Smart sayesinde diskler kendi kendilerini denetleyip olması muhtemel konularda, BIOS’a ve kontrol kartına sinyaller gönderiyorlar. Bu bir anlamda kendi durumlarını ve oluşabilecek hataları denetleme mekanizmasıdır. Smart kendi içerisinde PFA (Predictive Failure Analysis - Olası Bozukluklar Analizi) teknolojisini içerir. Bu sayede sürekli kendini denetleyen bir disk, bozulma durumunda sizi uyarır. Bu özellik için BIOS’unuz ve kontrol çipleriniz smart teknolojisine uyumlu olmalıdır. Bu teknolojide bozulmalar 2 gruba ayrılır. Tahmin edilebilir ve edilemez. Tahmin edilemez hatalar genelde statik elektrik, ısınma veya darbesel nedenlerden dolayı bir anda ortaya çıkar. Tahmin edilebilir hatalar ise mekanikseldir. Mesela okuyucu kafanın normalden hızlı veya yavaş hareket etmesi gibi.

GMR Teknolojisi...
Yine IBM tarafından bulunan ve disk kapasitelerini çok yüksek düzeylere çıkartmayı amaçlayan bir teknolojidir. Bu teknoloji oldukça kuvvetli manyetik okuyucu kafaların kullanılmasıyla gerçekleşmektedir. Teknolojinin temeli kullanılan maddede yatmaktadır. MR ismi verilen alaşımda elektrotlar, manyetik bir etki altındayken daha rahat dolaşıyorlar. Bu da atomlarla çarpışmayı arttırıyor. Bir madde üzerinde elektronlar rahat dolaşırsa o maddenin geçirgenliği azalıyor demektir. GMR alıcıları bu farkı algılıyor ve elektronlardaki quantum hareketlerini açığa çıkarıyor. Atomların çevrelerinde dönen elektrik iletecek olan elektronlar belli bir yörüngede dönerken, manyetik direnç gösteren elektronlar bu yörünge yerine bağımsız olarak atom etrafında dönüyor. Bu da sensörler tarafından algılanarak, bitlerin kaydı için kullanılıyor. Şu anki GMR diskleri 6 cm 2‘lik bir alanda 1 GB yer tutuyor. Söz konusu teknolojide kullanılan kafaların duyarlılığı 1 mikronun yüzde 1’i veya 2’si kadardır. Bu da 1 milimetrenin binde 2’si kadarlık bir kafa hareketiyle verilerin algılanmasıdır. IBM’in yaptığı açıklamalara göre 2001 yılında 6 cm2‘lik bir alanda 2.5 GB, 2004 yılında aynı alanda 8 GB kapasite oluşturacaklar.

OAW Teknolojisi...

GMR teknolojisi ile her ne kadar cm 2`de 8 GB veri yoğunluğuna ulaşmak amaç olsa da, yan yana yazılan bu yoğunluktaki verilerin 3 GB’lık kısmının kaybolabileceği düşünülüyor. Bu nedenle alternatif teknolojiler geliştirilmeye devam ediliyor. OAW teknolojisi bunlardan en can alıcısıdır. Ünlü disk üreticisi olan Seagate’in yan kuruluşu olan Quinta Corp. tarafindan geliştirilen bu teknoloji, manyeto-optik disklerle büyük benzerlik gösteriyor. Bu modelin temelinde lazer işini (işigi degil) vardir. Polarize edilmiş işin kimi materyallere uygulandiginda manyetik kutbun yönü degişiyor. Bu yöntemle harcanan enerji azaliyor ve veriler üzerinde gezinen bir kafa olmadigindan sürtülme veya çizilme olmuyor.

LBA (Large Block Area)...

Geniş blok alani anlamina gelen LBA, BIOS tarafindan yürütülen bir tekniktir. Amaç 528 MB’den daha büyük sabit diskleri kullanmak için EIDE kontrol çiplerinden gelen ve disklerin üzerinde belli bir noktayı işaret eden 28-bit uzunluğundaki adresleri, BIOS’un kullandığı 8 ve 16-bitlik adreslere çevirmektir. 28-bit uzunluğundaki EIDE adresleri 8.4 GB’lık disk kapasitelerini kullanabilirler; daha fazlasını değil. Bu özellik BIOS’larda “HDD Block Mode” olarak ayarlanıyor. Şimdiki BIOS’larda 28 bit üzerindeki adresleri kullanabilme özelliği vardır ki bu 8.4 GB sınırını 137 GB’ye çıkartıyor.

SPS ve DPS Teknolojileri...

Her ikisi de Quantum'un geliştirdiği ve yeni disklerinde kullandığı teknolojiler. SPS, Shock Protection System 'in kısaltması. Yani diski darbelere karşı koruyan bir sistem. Disklerdeki "bad sector"lerin yani fiziksel hasarların oluşma nedeni, diskin aldığı darbeler. Disk bir darbe aldığında okuma/yazma kafası sıçrıyor ve disk yüzeyinde birkaç kez zıplayarak mikro partiküllerin kopmasına neden oluyor. İşte bad sectorler de böyle oluşuyor ama zamanla kafa disk içinde serbest dolaşan bu partiküllere rastladıkça, darbe almasa da tekrar sıçrayıp daha fazla zarar veriyor. Bad sector çıkan disklere bu yüzden pek güven olmuyor; "bu disk yolcu" diyoruz. Sadece disk yolcu olsa iyi, içindeki çok önemli verilerimiz de yolcu oluyor haliyle. Quantum, bu riski azaltmak için SPS adını verdiği bir süspansiyon mekanizması geliştirmiş; böylece kafa darbelerde disk plakaları üzerinde pek sıçramıyor. Tabii, SPS var diye diskle fubol topu gibi oynamamak lazım.

Quantum, SPS sistemi ile sistem montajı sırasında oluşan disk arızalarını %70, arızalı ürün iade oranını ise %30 azalttıklarını ileri sürüyor. Bir de Quantum sitesinde SPS II diye yeni bir teknolojiyi tanıtıyor. SPS'den farkı şuymuş: SPS, disk çalışmazken geçerli olan bir koruma sistemiymiş. SPS II'de ise disk çalışırken de darbelere karşı koruyor; üstelik darbe geldiği anda diske yazma işlemini keserek verilerin yazılmasında olası bir hatayı engelliyor. Bildiğiniz gibi yazma işlemi iz iz, dairesel çizgiler halinde ilerliyor. Disk yazma yaparken bir darbe geldiğinde kafanın kayıp izden çıkarak başka yerlere yazama ihtimali var; bu da veri hatalarına yol açıyor. SPS II'de işte bu önlenmiş. Herhalde Quantum bu teknolojiyi daha yeni disklerine uygulayacak.

DPS ise Data Protection System 'in kısaltması. İsmine bakmayın; aslında verilerinizi filan koruduğu yok. Quantum, virüs, işletim sisteminde, dosya yapısında bir bozukluk, diğer donanımların uyumsuzlukları gibi nedenlerle çıkan sorunlarda bozuk olmayan disklerin bozuk diye gelmesinden sıkılmış; ben bu iade oranlarını nasıl düşürsem de düşürsem diye kafa patlatmış. Sonunda bir yazılım geliştirmiş, bu yazılımla her kullanıcı, Quantum sabit diskini test ederek, diskin gerçekten bozuk olup olmadığını anlayabiliyor. DPS yazılımı Quantum Bigfoot ve Fireball TM modellerinden başlayarak son 2.5 yıldır üretilmiş tüm Quantum disklerde çalışıyor.

QDPS (Quantum Data Protection System) adlı, 82K'lık bu yazılımı http://www.quantum.com/support/csr/s...r_software. htm adresinden indirebilirsiniz. Programı sistem disketine kopyaladıktan sonra PC'yi bu disketle açıp DOS komut satırından çalıştırıyorsunuz. Test iki bölümden oluşuyor. Smart Quick Test adını taşıyan ilk bölüm diskteki verilerden bağımsız olarak tüm disk yüzeyini ve ayrıca ilk 300 MB'lık veriyi kontrol ediyor. Bu test 90 sn sürüyor. Extended Test adı verilen ve diskin geri kalanındaki verileri kontrol eden ikinci test ise disk kapasitesine bağlı olarak 20 dakika kadar sürebiliyor.

Disk Performansı...

Bir disk satın alırken, performansını en azından firmanın verdiği bilgilere göre anlamak için genel olarak beş kritere bakmak gerekiyor. Bu kriterler:

i. Motor Hızı (rpm) : Devir/dakika cinsinden hızı. IDE disklerde 5400 ve 7200 devirler daha yaygın. 7200 rpm disklerin motor hızı sayesinde 5400 devir disklerden %20 daha hızlı olduğu söyleniyor.

ii. Erişim Süresi (ms) : Ne kadar düşük olursa o kadar iyi. Bilgisayar Kurdu'nda sabit diskleri anlartırken değinmiştim. Sıralı verileri okurken, izler arasında geçiş yaparken, rasgele verileri kurken oluşan gecikme sürelerinin (latency) de hesaba katıldığı karmaşık bir yöntemle hesaplanıyor. Neyse ki test yazılımımız bize ortalama bir erişim süresi veriyor.

iii. Tampon Bellek Kapasitesi (KB) : Yukarıda "cache hit", "cache miss" kavramlarından bahsederken, tampon belleğin önemini vurgulamıştık. Hızlı tampon bellek kapasitesi ne kadar yüksekse o kadar iyi.

iv. Dahili Transfer Hızı (Mbit/sn) : Genel kriterlere göre, bir diskin Ultra ATA/66 standardına ayak uydurabilmesi için dahili transfer hızının 200 Mb/sn'nin üstünde olması gerekiyor. Ne kadar yüksekse disk o kadar hızlı demektir.

v. Arabirim Standardı : Yani UDMA/33 veya UDMA/66 olup olmadığı. Disk yeterince hızlıysa ama hala UDMA/33 arabirimini kullanıyorsa, bu darboğaz yaratır ve diskin gerçek performansı göstermesini engeller.

Bunları Da Bilin...

7200 rpm ile dönen bir 3.5 inçlik bir sabit diskin içinde bulunan silindirlerin dış kısmındaki merkez kaç ivmesi, bir insana uygulanan yer çekiminin 647 katıdır.
Windows NT’nin kullanabildiği en büyük disk kapasitesi 2 Petabyte’dır. Bu öyle bir şeydir ki dünya üzerinde yaşayan her canlı 20 sayfalık bir word yazısı yazsa 1 petabytelık diskin sadece %0.25 (Binde 25) ‘ini doldurur. (hesap makinem çıkartmadı ama sanırım 25 haneli bir sayı.)
Bir insan vücudunda depolanabilecek olan statik elektrik, bir hard diskin dakikada 10000 devirle dönen kafasında kullanılan elektrik geriliminden 2500 kat daha fazladır. Düşünün bakalım kendinizi topraklamadan sabit diske tuttuğunuzda ne olur!
Dünya’da kullanılan en hızlı depolama tekniğinin holografik veri depolama tekniği olduğunu biliyor muydunuz. Öyle ki kesme şeker büyüklüğündeki bir kristalin kapasitesi 10 TB’dir. Bu kristalden saniyede 10 ila 50 GB arasında veri okuyabilmek mümkün. Bu sayede bütün internet alemini 2 sigara kutusu kadar yere sığdırabiliriz ve bütün bunlara 2.5 saatte göz atabiliriz.
1024 byte 1 KB (KiloByte)
1024 KB 1 MB (MegaByte)
1024 MB 1 GB (GigaByte)
1024 GB 1 TB (TeraByte)
1024 TB 1 PB (PetaByte