VERİ SAKLAMA BİRİMLERİ Sabit Disk prensipleri (HD/SSD); RAID; Saklama Birimleri (CD/DVD/USB/BluRay, vb.)

İÇERİK: HARD DİSK TARİHİ HARD DİSKİN ÇALIŞMA PRENSİPLERİ SABİT DİSK SABİT DİSKLER VERİYİ NASIL SAKLAR ? USB

Hard disk Tarihi TARİHİ HARD DİSK 1956 yıında IBM'in RAMAC'i, zamanının olağanüstü teknolojisiyle, hard diskli ilk makinaydı. Her biri 100.000 karakter işleme kapasitesine sahip, 60.94cm çapında, toplam 50 plakadan oluşan bu tarihin ilk hard diski (o zamanlar byte yok), 5 milyon karakter işleme gücündeydi.

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 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.

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: ¨ 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.

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.

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. FAT16 ile FAT32 arasındaki farklar değişik disk veya partisyon büyüklükleri için aşağıdaki tabloda gösterilmektedir.

Sabit Disk Tüm programlarınız ve verileriniz burada saklanır. Bilgisayarınızın "veri merkezi“ dir. Veri saklama aygıtı olarak kullanılan en hızlı birimdir. Bilgisayar içinde sabit bulunmaktadır. Bilgisayar kasası içine monte edilmektedir. Ayrıca USB portundan bağlanan mobil disklerde bulunmakta. Genelde kişisel bilgisayarlarda 1 tane, sunucu bilgisayarlarda birkaç tane, süper bilgisayarlar ve ana bilgisayarlar da ise birkaç yüz tane birden bulunabilir. Diğer saklama birimlerine göre verileri daha kalıcı depolar. Sığası (kapasitesi) : sabit diskin saklayabileceği byte sayısını ifade eder. Kişisel bilgisayarlarda 80GB ile 250GB arasında sabit disk bulunmaktadır.

Sabit diskler veriyi nasıl saklar? Veriyi kalıcı olarak saklarlar. Elektrik kesilse bile içindeki veri kaybolmaz. Veriler dosya formatında sabit diske kaydedilir. Dosya byte ların bir araya gelmesiyle oluşur. Byte lar; dosyayı meydana getiren karakterlerin ASCII kodları, bilgisayarın çalıştıracağı yazılımın kodları, bir veri tabanındaki bilgiler, yada bir resimdeki pixel bilgileri olabilir. Bir yazılım çalışırken gerekli olan dosya sabit diskten bulunur ve ilgili bytelar işlemciye gönderilir.

Sabit disk 2 parçadan meydana gelir. Elektronik kısım : Devre elemanları ve çipler den meydana gelir ve sabit diski kontrol eder. Okuma yazma işlemi bu kısım tarafından kontrol edilir. Mekanik kısım : Bir motor, okuma yazma kafası ve silindirden oluşur. Motor, silindirleri döndürür. Bu plakalar bir motora bağlıdır ve sürekli dönerler. İçindeki silindirler dakikada 3.600-10.000 arasında döner. RPM (Repeat Per Minutes)  (Dakikada Dönme Sayısı). Örneğin günümüzde daha çok 5400 RPM ve 7200 RPM, 10.000RPM sabit diskler satılmaktadır.

Bu dönüş esnasında okuma yazma kafası bu plakalar üzerine veri yazar ya da okur. Okuma yazma işlemi için kullanılan kafa ileri geri hareket kabiliyetine sahiptir. Sabit diskin dönüş hızı ne kadar fazla ise okuma yazma hızı da o kadar fazla olur ve bilgisayarın hızını çok fazla etkiler. Sabit diskin kapasitesini artırmak için birden fazla silindir kullanılır. Bir silindirde 2 tane okuma yazma kafası bulunur. Sabit diskte verilerin kaydedildiği manyetik kayıt meteriyalı, aliminyum veya camdan yapılır.

Sabit disk hızını ölçmede 2 unsur önemlidir.  Veri Hızı (Data Rate) : Sabit diskin bir saniyede işlemciye gönderebildiği byte sayısıdır. Bu hız saniyede 5 ile 40 MB arasında değişmektedir. Erişim Zamanı (Seek Time) : İşlemcinin, bir dosya istediğinde sabit disk üzerinde bulunması ve dosyaya ait ilk byte bilgisinin işlemciye gönderilmesi ile geçen zamandır. Bu zaman genellikle 10 ile 20 milisaniye arasında değişir.

VERİ KAYDETME Veriler sabit disk plakaları üzerindeki; sektör (sector) ve izlere (track) kaydedilir. İzler birbirini kesmeyen eş merkezli dairelerden meydana gelir. Sektörler bu daireleri pasta dilimini gibi bölen kısımlardan meydana gelir. Sektörler verileri byte olarak sabit uzunlukta saklarlar. (256 veya 512 byte gibi). Sonra işletim sistemi bu sektörleri veri kümeleri (cluster) halinde guruplar. Veri kümeleri : bir diskte okuma yazma için kullanılan en küçük alanlar dır. Sektörler ve kümeler bir diskin formatlanması sonucu işletim sistemi tarafından oluşturulur.

İzler (track) sarı ile gösterilen bölgeler, Sektörler (sector) ise maviyle gösterilen bölgelerdir.

Veriler sabit diske nasıl yazılır? Silindir üstündeki okuma yazma kafası magnetiktir. Sabit diskin elektronik kısmı tarafından küçük bir elektrik akımı okuma-yazma kafasını tetikler. Akımın yönü ve okuma-yazma kafası ile silindirler arasındaki magnetik alanın yönü; veri bitinin 0 yada 1 olmasını belirler. Bu magnetik alan : silindir üzerindeki küçük mıknatısın yönünü değiştirir. Bu mıknatısın yönü uzun süre korunur. Bu koruma üzerine bir veri yazılana kadar devam eder. Bundan dolayı sabit diskler elektrik kesilse bile içerisindeki veriyi koruya bilirler.

Bir diskin hızını neler belirler? Dönüş hızı (devir/sn) İz başına sektör sayısı Veri Hızı (Data Rate) Erişim Zamanı (Seek Time) Kullanılan Arabirim (ör : İDE)

Bir diskin kapasitesini (sığa) hesaplama Her bir sektördeki Byte sayısı :512 S : Her bir izdeki sektör sayısı H : Head C : Her bir diskteki silindir sayısı KAPASİTE (sığa) : C * H * S * 512 (byte)

Sabit diskler nasıl zarar görür? Okuma yazma kafasının silindirlere çarpması sonucunda hem kafa hem de silindir zarar göre bilir. Kafa Çarpması(head crash) arızası. Bilgisayar çalışırken kasanın sarsılması. Güç düğmesi kapatılıp hemen tekrar açılırsa. Bilgisayar kasasının yere düşmesi durumunda. Direk hard diskin düşürülmesi durumunda.

Bir disk formatlanırsa neler olur? Tüm veriler silinir. Disk yüzeyi fiziksel ve manyetik hatalara karşı kontrol edilir. Dosyalar için temel teşkil edecek kök dizin oluşturulur.

FORMAT NEDİR ? Belirtilen disk ya da disketi DOS işletim sisteminin kullanımına hazır hale getirir. Yani disk yada disketi biçimlendirir (formatlar.). Formatlanan disk yada disket üzerindeki tüm bilgiler silinir.

USB İngilizce "Universal Serial Bus" kelimesinin kısaltmasıdır. USB'nin türkçesi "Evrensel Dizisel Araç"tır. USB dış donanımların bilgisayar ile bağlantı kurabilmesini sağlayan seri yapılı bir bağlantı biçimidir. Son sürümü 2.0'dır. Bu 1.1'den 40 kat hızlıdır. 480 Mbit/sn'lik aktarım hızı vardır. Tak Çalıştır (plug and play) özelliğinden dolayı birçok cihazın bağlantısında kullanılmaktadır. Evrensel seri veriyolu, çevre birimlerinin bilgisayara takıldıkları anda tanınıp otomatik çalışmalarını sağlamaktadır.

USB hızları USB 1.0 ve 1.1 : Hız 12 Mbit/sn (1.5 MBayt/sn) USB 2.0  : Hız 480 Mbit/sn (60 MBayt/sn) USB 3.0 : Hız 4,8 GBİT/SN (600 MBYTE/SN ) Usb 5 volt çıkış verir. USB 2.0, 480 Mbps bant genişliği sunabilen USB sürümüdür. USB 1.1 de sunulabilen bant genişliği 12 Mbps ile sınırlıdır. USB 2.0, USB 1.1'in 40 katı kadar bant genişliği ile yüksek hız sağlar. Her iki sürümde de kablo yapısı ve bağlantı uçları aynıdır. USB 2.0, USB 1.1 ile uyumludur. Yüksek bağlantı hızı gerektiren harici CD/DVD yazıcı gibi cihazlar USB 2.0 standartını kullanırlar.

USB Bağlantı Noktası Türleri Dört tür USB bağlantı noktası ve konektör vardır:

TEŞEKKÜRLER Hazırlayan; Kemal Erdem AKAGÜNDÜZ Sadettin KABAN Aydın YILDIZ