hard diskler hakkında faydalı bilgiler

I-BÖLÜM


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 Serial ATA`ya bırakması bekleniyor.

Serial 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.