Hard diskler genel bilgiler

Konu başlatıcı

Artık bütün masaüstü sistemlerde en az bir hard
disk bulunuyor. Hatta VCR cihazlarından camcorderlara ve mp3 playerlara
kadar pek çok elektronik alette de hard diskleri görmeye yavaş yavaş
alışıyoruz. Nerede kullanılırsa kullanılsın bütün hard diskler tek bir
amaç için üretilir: Sayısal bilgileri kalıcı şekilde depolamak
Bir
hard disk bilgisayarlarımızda kullandığımız ana belleğin aksine güç
kesilse bile içindeki bilgileri korur ve bu özelliğiyle bilgisayarımıza
"hatırlama" yeteneği kazandırır. Hard diskinize bir kez kaydettiğiniz
bir dosyaya bilgisayarınızı defalarca açıp kapatsanız bile onu
silmediğiniz sürece ulaşabilirsiniz.

Bütün
hard diskler temelde aynı yapıdadır. Bir hard disk en basit haliyle şu
parçalardan oluşur: Bilgilerin manyetik olarak depolandığı bir veya
daha fazla sayıda plaka (platter), okuma yazma kafaları, plakalarla
okuma yazma kafalarının hareketini sağlayan motorlar ve diskin
kontrolünden sorumlu devreleri üzerinde barındıran kontrol kartı.

Şimdi bu parçaları ve bir hard diskin nasıl çalıştığını inceleyelim

Plakalar

Bilgileri
saklamak için kullanılan plakalar alümünyum, cam gibi manyetik
duyarlılığı olmayan maddelerden yapılır. Plakalarda daha uygun ısı
direnci özellikleri ve daha ince yapıda kullanılabildiği için temel
madde olarak modern disklerde alüminyum yerine cam kullanılır ve cama
kırılmasını engelleyecek kadar da seramik karıştırılır. Daha sonra bu
plakaların yüzeyleri manyetik duyarlılığı olan bir filmle kaplanır

Bir hard diskte birden fazla plaka bulunabilir.

Eskiden
plakaların yüzeylerine temel maddesi demir oksit olan bir sıvı
dağıtılarak sürülürdü fakat hard disklerin kapasitelerinin artmasıyla
bu teknolojinin sınırlarına ulaşılması çok sürmedi. Ayrıca okuma/yazma
kafasının plakaya çarpması durumunda da bu yöntemle üretilen plakalar
kurtulamıyordu ve diski değiştirmekten başka çare yoktu. Günümüzdeyse
electroplating denen bir yöntemle plakaların yüzeyi kobalttan oluşan
bir filmle kaplanır. Son olarak da bu filmin üzerine kafa çarpmalarına
karşı bir miktar koruma sağlayan bir tabaka daha çekilir.

Bilgiler
plakalarda sektörler (sector) ve izler (track) halinde saklanır. Her
sektör 256, 512 gibi belirli bir sayıda byte içerir ve plaka boyunca
yanyana duran bütün sektörlerin oluşturduğu yapılara da iz denir.
Diskin kendisi veya işletim sistemi sektörleri gruplayarak onları
cluster denen yapılar halinde topluca işler. Low level formatting denen
işlemle plakalar üzerinde sektörler ve izler oluşturulur, bunların
başlangıç ve bitiş noktaları plakalar üzerinde belirlenir. Daha sonra
da high level formatting yapılarak dosya depolama yapıları oluşturulur
ve dosyaların palakarda oluşturulan sektörlere ve izlere hangi düzende
yazılacağı belirlenir. Low ve high level formatting işlemleri
sonrasında plakalar okuma/yazmaya hazır hale gelir. Aşağıdaki şekilde
mavi renkle bir sektör, sarıyla da bir iz gösteriliyor.

Plakar
üzerinde veri depolanan noktalar moleküler boyutta olduklarından hard
diskin içindeki bir toz tanesi bile plakaları çizerek onlara zarar
verebilir. Bunun için hard diskler tozsuz ortamda üretilir ve
üretildikten sonra kapatılır. İç basınçla dış basıncın dengelenmesi
için de çok iyi filtrelenmiş bir havalandırma deliği bulunur.

Plakalar
ortalarından geçen bir mil üzerine belirli aralıklarla yerleştirilirler
ve bu mil etrafında bir motor tarafından belirli bir hızda sürekli
döndürülürler. Böylece plakanın üzerinde duran okuma/yazma kafası
plakanın yaptığı bu dönme hareketi sayesinde bir iz boyunca işlem
yapabilir.

II.BÖLÜM

Okuma/Yazma Kafaları
Bir okuma/yazma kafasının görevi adından da anlaşıldığı gibi plaka üzerinde okuma/yazma işlemlerini yapmaktır.

Aslında
bir okuma/yazma kafası yaklaşık 1 mm2 çapındaki minyatür bir
elektromıknatıstan başka bir şey değildir. Aşağıdaki resimde en basit
haliyle bir okuma/yazma kafasını görebilirsiniz. Kafalar okuma yazma
işlemi sırasında plakayla temas etmezler, dönen plakaların yarattığı
hava akımı kafaları plakaların sürekli bir miktar yukarısında tutar.
Eski disklerde plakayla kafa arasında 0,2 mm civarında bir boşluk
varken modern disklerde bu boşluk 0,07 mm civarındadır. Disk
çalışmadığı zaman da kafalar plakalar üzerinde Landing Zone denilen
bölgelerde sabit olarak dururlar. Bu bölge bilgi depolamak için
kullanılmaz. Güçte ani bir kesilme veya dengesizlik sonucu kafa disk
yüzeyine çarpar ve Head Crash dediğimiz kafa çarpma olayı olur. Kafa
landing zone yerine bir sektörün üzerine düşerse o sektör hasar görerek
kullanılamaz hale gelir ve kullanılamayan bu bozuk sektöre Bad Sector
denir. Diski tekrar sorunsuz kullanabilmek için Scandisk gibi bir araç
kullanarak diskteki bad sectorler kullanılmamaları için
işaretlenmelidir. Başka bir yöntemse diske low level format atarak
sektörleri tekrar oluşturmaktır, bu esnada sektörler plakadaki bozuk
kısımlar atlanarak sağlam bölgelerde tekrar oluşturulur.

Okuma/yazma
işlemi aslında çok karmaşıktır; bunu sizlere en basit haliyle anlatmaya
çalışacağım: Bir plakaya bilgi yazmak için kafadan plakaya akım
dalgaları gönderilir ve bu akımla yüzeydeki hedef nokta polarlanır. O
nokta manyetik polarizasyonuna göre 0 veya 1 değerini alır ki ikili
sistemle çalışan bilgisayarlarımız için anlamı olan tek değerler
bunlardır. Okuma sırasındaysa okunacak noktanın kafadaki boşlukta
yarattığı manyetik alanın yönüne göre o noktanın değerine (0 veya 1)
ulaşılır.

Kafaların disk yüzeyinde içeriye ve dışarıya
doğru hareketini sağlayan ayrı bir motor vardır ve kafalar bu motora
bağlı kolların ucunda dururlar. Kafayı tutan kolla kafadan oluşan
yapıya Head Gimbal Assembly (HGA) denir. Bu motor sayesinde kafa, plaka
üzerindeki farklı izler üzerinde işlem yapabilir. Modern disklerde
voice coil adı verilen motor teknolojisi kulanılır. Çalışma prensibi
hoparlörle aynıdır.

Sarımlardan
akım geçtiğinde HGA denen yapı hareket eder ve sarımlardan geçen bu
akımın yönüne göre kafa plaka yüzeyinde içe ve dışa doğru hareketler
yapar. Bu sayede bir okuma/yazma kafası palaka üzerindeki farklı izlere
gidip gelebilir.

Kontrol Kartı
Son olarak
inceleyeceğimiz kısım ise kontrol kartı. Bir kontrol kartının diski
�kontrol� ettiğini söyleyebiliriz. Plakalardaki sektölerin, izlerin,
hatalı sektörlerin ve landing zone denen bölgenin fiziksel yerleri
kontrol kartına kaydedilir ve kontrol kartı da kafaları bu bölgelere
yönlendirir. Hard diskler bilgisayarlarımızla veriyollarını kullanarak
haberleşirler ve veriyoluyla hard disk arasındaki bağlantıyı kurmak da
kontrol kartının en önemli görevlerindendir

Diskin
tamponlama için kullandığı bellek ve veriyoluyla haberleşmesini
sağlayan kontrol yongaları bu kartın üzerindedir. Hard disk arızaları
kontrol kartı yüzünden de meydana gelebilir, bu durumda diskinizin
kontrol kartını aynı model bir kontrol kartıyla değiştirerek diskinizi
tekrar kullanılabilir hale geitrebilirsiniz. Kontrol kartı hard diskin
alt kısmına vidalanır ve sadece tek bir bağantıyla diske bağlanır, bu
yüzden kontrol kartını değiştirmek çok kolay bir iştir.

III.BÖLÜM

Bir Hard Diskin Kapasitesini ve Performansını Belirleyen Özellikler
Bir
hard diskin nasıl çalıştığını öğrendikten sonra bir hard disk hakkında
yorum yapabilmek için bilmemiz gerekenlere kısaca bir göz atalım.

Hard
disklerde kapasiteyi plakalardaki veri yoğunluğu ve plaka sayısı
belirler. Modern disklerde çift yüzlü ve 80 GB`a kadar veri depolayan
plakalar kullanılır. Bir hard diskin performansı hakkında yorum
yaparken kullandığımız en önemli kavramlar plakaların dönüş hızı,
erişim süresi ve veri aktarım hızıdır.

- Dönüş Hızı: Plakarın
dönüş hızıdır. Plakalar masaüstü sistemlerimizde kullandığımız IDE
disklerde genelde 5400 veya 7200 RPM (Rotates Per Second, dakikadaji
dönüş hızı) hızında dönerken SCSI disklerde bu hız 15000 RPM`ye kadar
çıkabilir.

- Erişim Süresi: Okuma/yazma kafasının disk
üzerindeki bir noktaya ulaşması için geçen süre. Ortalama erişim süresi
modern IDE disklerde 10 ms`nin altındayken SCSI disklerde daha da
düşüktür.

- Veri Aktarım Hızı: Hard diskin saniyede
aktarabildiği veri miktarıdır. Kullanılan arabirime ve diskin
özelliklerine göre değişir.

Arabirimler

Günümüzde hard
diskler için en çok kullanılan arabirimler masaüstü sistemlerimizde
görmeye alışıtığımız IDE ve sunucularla iş istasyonları pazarına hakim
olan SCSI`dir.

IDE bir donanım standardı değil, işlemciyle hard
disk arasındaki veri akışının kontrolüyle ilgili bir standarttır.
IBM`in Advanced Technology (AT) arabiriminden geliştirilen Paralel ATA
(AT Attachment) arayüzüyle arabirim için bir komut seti tanımlanarak
hard disk ve bilgisayar arasındaki haberleşme için evrensel bir
standart oluşturuldu. IDE arabirimin yaratılış amacı uygun fiyat ve
uyumluluktur, bu yüzden de masaüstü sistemlerde kısa zamanda en yaygın
arabirim haline geldi. Paralel ATA arayüzü sürekli gelişerek günümüzde
Ultra ATA/133`le 133 MB/s hızına ulaştı ve bundan sonra da yerini
*** ATA`ya bırakması bekleniyor.

*** ATA`da veri iletimi
paralel değil seri olarak yapılıyor, Paralel ATA`ya göre avantajlarını
kısaca aşağıdaki gibi sıralayabiliriz:

* Daha az pin ve daha düşük voltaj.
*
Daha ince bağlantı kablosu (Belki de biz son kullanıcıların ilgisini en
çok çeken özellik, bu sayede kasa içi hava akımını düzenlemek çok daha
kolay olacak).
* Daha gelişmiş hata bulma ve düzeltme olanakları.

SCSI
arabirimiyse günümüzde profesyonel uygulamar için sunucularda ve iş
istasyonlarında kullanılır. SCSI arabirminin maliyeti IDE`ye göre
oldukça yüksektir. SCSI arabiriminin IDE arabirimine göre en büyük
avantajı asenkron çalışmasıdır, yani IDE aygıtlarda olduğu gibi aynı
kontrolcüye bağlı SCSI aygıtlar birbirlerinin performansından ve veri
aktarımından çalmazlar. Ayrıca SCSI arabirimi için kullanılan �SCSI
Host Adapter� kartlar üzerlerinde veri aktarımını düzenlemek için ayrı
bir işlemci ve çoğu zaman da tampon olarak kullanmak için ek bir bellek
bulundururlar ve bu yüzden SCSI aygıtlar sisteme IDE aygıtlara göre çok
daha az yük bindirirler. Paralel ATA ile kanal başına sadece iki aygıt
kullanılabilirken SCSI arabirimiyle her kanala 15 taneye kadar cihaz
bağlanabilir. Bu sayı stanadart masaüstü sistemlerin ihtiyaçlarının çok
üstünde olsa da özellikle sunucuların ihtiyaçlarını düşünürsek onlar
için bir gerekliliktir.
alıntıdır.