Sabit Disk

Sabit disk kısaca verilerin kalıcı olarak saklandığı hafızadır.

Sabit disk in diski dört katmandan oluşur. Bunlar: Koruyucu Film, Ferromanyetik Tabaka, Nikel- Fosfor ve Alüminyum-Magnezyum’dur.

Verilerin saklandığı kısım Ferromanyetik Tabakadır.

Sabit diskin yapısında iki tane step motor kullanılır. Biri diski çevirmek için diğeri de aktuatörü hareket ettirmek içindir.

Aktuatör: Disk üzerinde okuyucu ve yazıcı kafaları yönlendiren sistemdir.

PRML Okuyucu Kanal: Bir filtre görevi yaparak sinüs dalgalarını dijital dalgalara dönüştürür.

ÇALIŞMA PRENSİBİ

Sabit disklerin çalışma prensibi, kasetli teyplere benzetebiliriz. Her iki durumda da manyetik bir ortama verilerin yazılması söz konusudur. Fakat kasetli teyplerin aksine, sabit disklerde okuma/yazma kafası, verilerin okunup yazıldığı ortama değmez. Sabit disklerde veriler yüksek yoğunluklu alüminyum plakalara yazılır. Manyetik alanlara duyarlı özel bir maddeyle kaplanıp cilalanan bu diskler, dakikada binlerce kere dönebilir. Veriler okuma/yazma kafalarınca, 1 ve0 'lar halinde bu disklere yazılır. Okuma/yazma kafaları saniyede 50 kere hatta daha hızlı olarak.plakaların içine ve dışına doğru hareket edebilen çok özel bir mekanizmaya sahiptir.

Sabit disklerin farklı arama sürelerine sahip olmasının nedenlerinden biri de sürücülerin kullandığı kafa hareket mekanizmalarının farklı olmasıdır. Söz konusu kafa hareket mekanizmaları iki çeşittir: Bantlı olanlar (band stepper) ve bobinli olanlar (voice coil).Kafa hareket mekanizması hem bir sürücü karakteristiği, hem de özellikle bir sabitdisk satın alırken önem taşıyan bir güvenirlik meselesidir.

Nispeten ucuz sürücülerde sürücü kafasının disk yüzeyi üzerindeki ileri-geri hareketi, esnek metal şeritler (bantlar) ve dönmeyi sağlayan bir motor aracılığıyla gerçekleştirilir. Bu motor, elektromanyetik titreşimler ile harekete geçer. Motor elektriksel olarak uyarıldığında bir tam devrin çok küçük bir bölümü kadar döner. Bu küçük dönme miktarına "detent" adı verilir. Bir tam dönüşte yüzlerce detent bulunabilir. Bu, silindirler arasında gidip gelen sürücü kafasını, bir inçin sadece birkaç binde biri oranında hareket ettirmek için gereken hassas ayarlamanın yapılmasına imkan tanır. Motor mili etrafında ince ve esnek bir metal bant sarılıdır. Motor döndükçe bu bant açılır veya sarılır. Bant hareket ettikçe, bandın iliştirilmiş olduğu sürücü kafası da hareket eder. Denetleyiciden gelen bir uyarı (pulse) motorun bir detent kadar hareket etmesine yol açar. Bu karakterin sonucunda da sürücü kafası bir silindir miktarı yol alır.

Sistem iyi görünmekle birlikte bazı sorunları da yok değildir. Her şeyden önce metal bantların haddinden fazla gerilmesi yada uzaması ihtimali vardır. Kafa, doğru silindiri bir yada iki silindir farkla kaçırabilir. Bir silindirin, bir inçin yaklaşık 1/1000'i genişliğinde olduğunu hatırlayalım. İkinci sorun ise motorun mekanik olmasıdır; motorun parçaları zamanla eskiyecektir. Beş yıl sonra motor doğru hedeften bir yada iki detent kayma eğilimleri gösterebilir.

Seagate ST251-1 yüksek kaliteli bantlı sürücülere güzel bir örnek. (Yeni sürücülerde bant dizaynı kullanılmamaktadır). Aslında ST2xx modellerinin hepsi iyi birer örnek olarak gösterilebilir. Bu modellerin dizaynı endüstride geniş ölçüde taklit edilmiştir. Sürücünün içine baktığımızda büyük bölümünün diskler tarafından kaplandığını görürsünüz. Kenarlarda motor ve kafa hareket kolu yer alır. Hareket kolunun V şeklinde bir görünümü vardır. Bu kolun sivri ucunda kafalar, diğer ucunda ise dönme dirseği (kolun, metal bantların iliştirilmiş olduğu kısmı) bulunur.

Pek çok bantlı sürücüden farklı olarak bu sürücü güç kesildiğinde kendisini otomatik olarak park edebilme yeteneğine sahiptir. Burada bir yay veya başka bir mekanik cihaz yoktur. Bunun yerine gücün kesildiğini algılayan küçük bir devre bulunur. Siz bilgisayarınızı kapattığınızda, cihazın iç aksamına ulaşan elektriksel güç yaklaşık 2 sn daha hayatta kalır. Sözünü ettiğimiz bu küçük devre elektriksel gücün kesildiğini sezdiği anda dönmeyi sağlayan motora, (kalan gücü kullanarak) sürücü kafalarını park konumuna çekmesi yönünde talimat verir. Bu hakikaten güzel bir işleyiş tarzı. Park mekanizması sürücüyü nasıl koyduğunuzdan bağımsız olarak çalışabilmektedir. Ancak, gücü çok kısa aralıklarla kapatıp açarsanız park mekanizması çalışmayacaktır. Otomatik park mekanizmasının düzgün bir şekilde çalışabilmesi için, sürücü yanıt veriyor olsun yada olmasın, gücü kesmeden önce gücün en az 30sn süreyle açık kalmış olmasına dikkat edin.

Bantlı sürücülerin alternatifi bobinli sürücülerdir. Bobinli (voice coil) devrenin telefon elektroniğinde kullanılmasının ardından bu isim verilmiştir. Bobinin ortasında silindirik bir çubuk bulunur. Bobine enerji verildiğinde, çubuk (enerjinin miktarına bağlı olarak) bobinin içine yada dışına doğru hareket eder. Çubuk sürücü kafalarına bağlanmıştır, yani bobine enerji verilmesiyle birlikte kafalar ileriye yada geriye doğru hareket ederler.

Elektrik enerjisi kafaların hareketini sağlar, peki ama denetleyici kafaları ne kadar hareket ettireceğini nereden bilmektedir? Çok basit: Diske, diğer verilerle birlikte kafanın konum bilgisi de yazılır. Bazı sürücüler sırf bu iş için bütün bir yüzeyi tahsis etmektedir. Bu yaklaşıma özel servo konumlandırma mekanizması denir. Diğer sürücüler ise kafanın konum bilgisini diskin çeşitli bölgelerine serpiştirirler. Bu metoda ise katılmış servo adı verilir. Özel servo mekanizmasını kullanan bir sürücü örneği eski Seagate 4096 'dır. Seagate 4096 'nın 9 yüzeye sahip olduğu belirtilmiş olmasına karşın sürücüde 10 yüzey vardır. Onuncu yüzey kafanın konum bilgisini saklamak üzere ayrılmıştı ve üzerine sıradan veriler yazılamıyordu. Bu yüzden 4096 on değil dokuz yüzeye sahip olduğunu söylüyordu.

Hangisi daha iyi? Bobin modelinin geleceği daha parlak gibi görünüyor. Mühendisler onu bir kapalı kontrol sistemi olarak nitelendiriyorlar; bunun sebebi de bobinli dizaynların "kendi kendini düzeltme" özelliğine sahip olması. Sürücü kafası tam olarak nerede durması gerektiğini belirtmek için hareket halindeyken bir yandan da veriyi kontrol eder. Buna karşın bantlı dizaynlar ise birer açık sistemdir: Onların varsayımı, "silindir 40'ın silindir 0'dan 40 adım ötede olduğu" şeklindedir. Zamanla kafanın konumunu asıl hedeften iyice sapabilir, bir oto-düzeltme söz konusu değildir. Bunun yanı sıra bobin dizaynı bant dizaynına kıyasla daha yüksek bir hız sunar.

Bobinli sürücüler aynı zamanda daha güvenlidir. Bu sürücülerde, elektriksel güç kesildiğinde serbest kalan sürücü kafalarını tutarak onların disk yüzeyine zarar vermelerini önleyen bir yay vardır. Bir başka ifadeyle söyleyecek olursak, bilgisayar kapatıldığında sürücü kendisini park edebilmektedir.

KULLANILAN STANDARTLAR VE ELEMANLAR

RPM (Rotation Per Minute) 

RPM disk plakalarının dakikadaki dönüş hızını gösterir. Şu anda IDE diskler genellikle 7200RPM olarak üretiliyor. Fakat uygun fiyatlı bazı modellerin 5400RPM olduğunu görüyoruz. SCSI disklerse bu konuda daha ilerde. Zira 15000RPM'lik SCSI diskler mevcut.

Bad Sector 

Sabit disklerdeki kafa, normal şartlarda diske değmez. Fakat ani bir çarpma durumunda kafa plakaya vurur ve bu noktayı zedeler. Artık zedelenen noktaya veri yazmak mümkün olmadığı gibi, buradaki veriler de kullanılamaz hale gelmiştir. Bu zedelenen noktanın boyutuna göre sabit disk plakası üzerinde bad sectör denilen hasarlı bölgeler oluşur. Bad sektörlü bir diske fazla güvenmemek gerekir. Zira bad sectörler yayılma eğilimi gösterir ve ummadığınız bir anda, değerli verilerinizin geri alınmayacak şekilde silinebilir.

Sabit diskin kafa sayısı önemli mi?

Sabit diskler içinde birden fazla disk ve kafa bulunur. Bu kafa ve disklerin sayısının artması, verilere erişimde kolaylık sağlar, fakat maliyeti arttırır.

Erişim Süresi 

Sabit disk üzerinde verilerin okunabilmesi için, önce ilgili sektöre ait kafanın bu kısma erişmesi gereklidir. Kafanın sabit disk üzerindeki herhangi bir bölüme ulaşması için gereken bu süreye rasgele erişim süresi denir ve milisaniye (ms) ile ifade edilir. Daha düşük bir erişim süresi daha hızlı bir sabit disk demektir.

Sonlandırıcılar

Disk sistemleri genelde bir disk arabirim adaptörünün birden fazla sürücüyle beraber çalışabilmesine imkan verirler. Tipik olarak bir IDE, ESDI veya ST506 bazlı sistemler tek bir arabirim kartı ile iki diskin çalışabilmesini sağlarlar ve SCSI tek bir SCSI arabirim kartından 7 diske destek verir. Çoğu EIDE arabirim adaptörü iki adet eski EIDE ve yine iki adet eski IDE adaptör kanalına sahiptir. Böylece iki farklı EIDE ve ek olarak eski IDE sürücüleri bir adaptöre bağlanabilir.

Tek bir kablo üzerinden iki farklı diski kullanmak üç kişinin aynı anda telefon konferansı yapmaya benziyor. Burada aynı anda tek bir kişinin konuşması veya kimin kime konuştuğunun bilinmesi için bazı kuralların olması gerekir. Bunun sağlanabilmesi için de herkesin bir kimliğe veya bir isme sahip olması gerekir.

Bu bilgi alışveriş ağlarının nasıl paylaşılabileceği probleminin çıkış noktasıdır. Bunun cevabı ise veri yolu kavramında gizlidir. Bir örnek vermek gerekirse, PC ‘nizin ana kartı üzerindeki genişleme yuvaları, PC’ nizdeki veri yolunu paylaşır ve PC’ nizin veri yolu hem bütün genişleme yuvalarında kartlar bulunurken, hem de hepsi tamamen boşken aynı şekilde çalışır. 

Aslında hem tamamen yüklüyken, hem de tamamen boşken aynı şekilde çalışabilecek bir devre oluşturmak oldukça zordur. Veri yolu devre dizaynı için geliştirilmiş iki ortak yaklaşım bulunmaktadır. “Açık kolektör veri yolları” ve “Üç durumlu veri yolları”.

Sürücüler açık kolektör veri yollarını kullanırlar. Veri yolunun çalışabilmesi için her fiziksel sonlandırma alanında durdurucu dirençler bulunur. Bu dirençler veri yolunun bitim noktalarıdır, bu sebeple sonlandırıcı olarak tabir edilirler. Bu veri yolunun bir ucu arabirim kartı üzerinde montelidir ve herhangi bir sorun teşkil etmez. Ancak problem diğer uçta bulunan sonlandırıcıdadır. Eğer SCSI bir sistem kurmaya çalışıyorsanız. Her iki sonlandırıcıyla da ilgilenmeniz gerekir. 

Her ne kadar sonlandırıcı aslında bir direnç olsa da, bildiğimiz sıradan bir  direnç paketine benzemez. Çip benzeri bir paket içerisinde olduğu için bir çipo lamasına rağmen sonlandırıcı çip olarak adlandırılır. Bu veri yolu ağı belirli direnç katsayılarında çalışmak için tasarlanmıştır.

Bozuk izler tablosu

Çoğu sürücü mükemmel değildir. Metal bir plakayı düzgün bir ortam haline getirmek kolay iş değil tabi ki. Düzgünden kastım 0,0005 inçten daha büyük hataların olmaması. Dolayısıyla sabit disk üreticileri sürücüleri zorlu testlerden geçirerek hataların daha çok nerelerde oluştuğunu bildirirler. Birkaç bozuk ize sahip olan bir sabit diski satın almaktan çekinmeyin çünkü bu aslında gayet normal bir durumdur. Aslında mükemmel sürücüler beni korkutur çünkü mükemmel sürücü demek, hatların nerede olduğu bulunamamış sürücü demektir. Bozuk alanlarla ilgili herhangi bir problemin olmadığının anlaşılması gerekiyor, tabi ki nerelerde olduğunu bildiğiniz sürece. Bu şekilde işletim sisteminiz bu alanları kullanmaktan kaçınır. 

ST506 ve ESDI disklerde üretici firma hataların hangi alanlarda olduğunu bir rapor halinde düzenler ve bunu diskin üzerine yapıştırır. Sürücüler bu tablo ile piyasaya sürülürler. Bütün sürücülerde bu tablolar bulunmaz dolayısıyla sizin satın aldığınız sürücüde olup olamadığını kontrol edin. Bu şema üzerinde halalı alanlar silindir, kafa ve BFI (Bytes From Index) olarak işaretlenirler. 

Formatlama ve  bölümleme ne işe yarar?

Yeni bir sabit disk aldınız diyelim. Bu diski hemen sisteminize bağlayıp kullanamazsınız. Zira önce bölümlemeli ( partitioning) sonra da bu bölümleri formatlamalısınız. Disk bölümleme için kullanılan en yaygın program Fdisk'dir. Disk bölümleme sırasında, diski istediğiniz kadar bölüme ayırabilirsiniz. Fakat bölümleme işlemi bitince, bu bölümlerden birini active etmeyi unutmayın. Zira işletim sistemini, bu active edilmiş disk bölümüne kurmak zorundasınız. Bölümleme bittikten sonra da sıra sabit diskinizin bu bölümlerin formatlanmasına gelir. Bu işlem  de bittikten sonra, dosyalarınızı sabit diskinize kopyalayabilirsiniz.

SCSI ( Small Computer Systems Interface) nedir?

IDE ev kullanıcıları için ideal bir yapı oluşturuyorsa da, örneğin serverlarda sabit diskler için SCSI arabirimin kullanılması daha yerinde olur. SCSI, IDE' nin aksine her ana kart tarafından desteklenmez ve ayrı bir kontrol kartı gerektirir. SCSI diskleri IDE disklerden en büyük farkı, aynı anda gerçekleştirdikleri işlemler sırasında performans kaybına uğramamalarıdır. Tabii bunda disklerin mekanik yapıları kadar, kontrol kartlarındaki özel işlemcinin de payı vardır. SCSI diskleri, IDE disklere nazaran daha yüksek dönüş hızına sahip olduklarını ve fiyatlarının da çok daha yüksek olduğunu da belirtelim. SCSI, ilk ortaya atıldığından beri epey değişikliğe uğradı ve gelişti. Şu anda ULTRA3 SCSI arabirimi ile sabit diskler 160MB/sn gibi yüksek bir veri aktarım hızına sahip olabilmesinin dışında, çok yeni olan ULTRA4 SCSI arabirimi 320MB/sn' lik bir hız sunuyor. IDE' nin aksine SCSI, sadece sabit disk ve CD sürücü gibi cihazlarda değil, tarayıcı ve yazıcı gibi harici cihazlarda da kullanılır.

SCSI ID ve Termination nedir?

SCSI kontrol kartına maksimum 16 adet SCSI aygıt bağlanabilir. Fakat kontrol kartının bu aygıtları tanıyabilmesi ve veri yolu üzerinden kontrol edebilmesi için onlara birer ID (identifier), yani tanıtıcı numara verilmelidir. SCSI kontrol kartları, SCAM (SCSI Configured Automatically) adlı bir sistemle aygıtlara otomatik olarak en uygun ID numaralarını verir. SCSI'i bir zincir olarak düşünürsek, bu zincirin bir son halkası olmalıdır. Bunun için de SCSI zincirinin belirli bir noktası için Terminator (sonlandırıcı) denilen ve temel olarak dirençlerden oluşan minik bir elektronik devre kullanılır. Böylece SCSI aygıtlar ve SCSI kontrol kartı arasında istenmeyen etkileşimler oluşmaz.

RAID Nedir?

RAID, birden fazla sabit diskin performans yada güvenlik, hatta bazı durumlarda her ikisini gözeterek tek bir diske nazaran daha başarılı bir şekilde çalışmasıdır. Farklı RAID modları mevcut. Örneğin RAID 0 modunda, en az 2 disk kullanılarak veriler disklere bölünerek yazılır ve okuma sırasında ayrı ayrı okunan bu verile, RAID kontrol kartı yardımıyla birleştirilir. Böylece tek bir diske nazaran, birim zamanda gerçekleşen veri aktarım hızı daha yüksek olur. Bu yöntemin dezavantajı, disklerden biri zarar görürse tüm verileriniz çöpe gider. RAID 1 ise, tam tersi veri güvenliğini amaçlar ve bir diskte gerçekleşen tüm işlemlerin bir diğer diske de gerçekleşmesini sağlar. Böylece disklerden biri bozulsa da diğeri kullanılabilir. Fakat bu durumda en az 4 disk gerekir. Gerek IDE gerekse SCSI diskler için RAID kartları mevcuttur.

    

TARİHİ GELİŞİMİ

Sabit Disk Çeşitleri

ESDI (Geniletilmiş Küçük Aygıt Arabirimi): Ana kart üzerindeki genişleme yuvalarına takılan bir sürücü kontrol kartı ile çalışır.

IDE (Tümleşik Aygıt Elektroniği): Genişleme yuvasına ve kontrol kartına gerek duymazlar. Anakart üzerindeki bağlantı noktalarına takılırlar.

EIDE (Geliştirilmiş IDE Sürücüsü): Yüksek kapasiteli diskleri destekler.

SCSI (Küçük Bilgisayar Sistem Arabirimi): SCSI bir kontrol kartına bağlanırlar. 

IDE (Integrated Drive Electronics) ve ATA nedir?

IDE basit anlamıyla sabit disk ve CD sürücü gibi cihazların PC'lerle haberleşebilmesi için geliştirilmiş bir arabirimdir. Aslına bakarsanız bu arabirimin asıl adı, IDE değil ATA'dır.  IBM'in ürettiği AT modeli için yaratılan bu arabirim, AT Attachment'in kısaltması olan ATA olarak anılır.

ATA türleri 

Üreticiler, sabit disklerin performansını arttırmak için mekanik olarak daha başarılı diskler tasarlanmakla kalmadılar, aynı zamanda sabit disk ve PC arasındaki bant genişliğini yükseltmenin de yollarını aradılar. Bu bağlamda ilk çıkan ATA1'i;  ATA2, ATA3, ATA4 ve ATA5 izledi. ATA4 ile birlikte ATA2 ve 3'teki 16MB/sn' lik maksimum veri aktarım hızı 33MB/sn 'ye çıktı. ATA4, ULTRA DMA yada ULTRA ATA adıyla da anılır. Daha sonra çıkan ATA5 yani ULTRA DMA66 maksimum 66MB/sn' lik veri aktarımına olanak sağlıyordu ayrıca bu arabirimde kullanılan bağlantı kablosu 40 değil 80 damarlıydı. Aslında veriler yine 40 minik kablo üzerinden iletiliyordu. Fazladan 40 kablo sinyal karışmasını önlemek için kullanılan toprak bağlantılarıydı. İşin ilginç yanı, eğer 80 damarlı bir kablo kullanılmazsa sistem bunu anlayıp, ATA5 yerine ATA4 olarak çalışıyordu. En son chipset bazında desteklenen ATA arabirimiyse ULTRA DMA100'dür. Bu arabirimde maksimum 100MB/sn 'lik veri aktarımı mümkün. Tabii, bu arabirimlerin hem chipset ve BIOS hem de sabit disk tarafından desteklenmesi gerekir.

ATAPI (AT Attachment Program Interface)

ATA4 arabirimi ile birlikte, CD sürücü ve teyp yedekleme üniteleri gibi cihazlar da, yeni bir standarda kavuştu. ATAPI denen bu arabirim, 33MB/sn 'lik bir veri aktarım hızı sunuyor.

Primary/Secondary, Master/Slave 

Standart olarak her ana kart üzerinde 2 adet IDE yuvası bulunur. Bu yuvalara 2'şer adet IDE cihaz bağlanabilir. Yani toplam 4 adet IDE cihazı, ki bu cihazlar sabit disk, CD sürücü/yazıcı yada DVD sürücü olabilir, ana kart üzerindeki IDE portlarına bağlayabilirsiniz. Burada dikkat edilmesi gereken konu, portlardan birinin primary (birincil) diğerinin secondary (ikincil) olduğudur. Bu aşamada işletim sisteminizin yüklü olduğu sabit diski primary porta bağlamak gerekir. Bunun dışında bu IDE cihazları, master yada slave olarak belirtmeliyiz. Her porta ikişer IDE cihaz bağlanırken, bunlardan biri master diğeri slave olmalıdır. Bunu yapmak için IDE cihazın arka kısmandaki jumper'ı kullanabilirsiniz.

ÖNERİLER

Sabit Diskin Uzun Ömürlü Olması İçin Ne Yapmalı?

Her şeyden önce sabit diskinizi, özellikle çalışırken, asla ve asla sarsmamalısınız. Ayrıca kasa içinde iyi bir havalandırma olması ve kasa içi sıcaklığın yüksek olması da sabit diskin ömrünü azaltır. Bazı sabit diskler ( özellikle Seagate diskler), çalışma sırasında ortaya çıkan gürültüyü azaltmak için diskin arka kısmındaki plaketin üstüne bir çeşit sünger örtüyor. Bu çıkan sesi önemli ölçüde azaltıyor, fakat diskin daha fazla ısınmasına sebep oluyor. Özellikle sıcak havalarda sık sık sisteminiz göçüyorsa ve sisteminde başka bir sorun olmadığına eminseniz sabit diskinizden şüphelenebilirsiniz. Böyle bir durumda, sabit diskin sıcaklığını kontrol etmek ve gerekiyorsa özel olarak disklerin arka kısmına oturacak şekilde üretilen fanlardan kullanmak gerekir. 7200RPM yada üzeri dönüş hızına sahip disklerde bu tür ısınma problemlerine sıkça rastlanır.

Kafa ve Plaka Sayısı 

Sabit disklerdeki kafa ve plaka sayısının fazlalığı veri erişim süresini azaltır. Bu da daha işlemlerimizi daha hızlı olmasını sağlar.

Self-Monitoring Analysis & Reporting Tecnology

ATA3 ile ortaya atılan SMART özelliği sayesinde, sabit diskteki bazı olası problemler, önceden kullanıcıya haber verilebiliyor ve böylece veri kaybının önüne geçilmiş oluyor. Performanstan az da olsa ödün vermeyi gerektiren bu özellik BIOS' tan açılıp ayarlanabiliyor.