Sabit Diskler Hard Disk

Sabit Disk Bileşenleri Kapak Montaj Delikleri Disk Kasası Plaka Devir Merkezi Manyetik Plakalar Okuma Yazma Kafaları Kasa Montaj Delikleri Hareket Kolları Hava Filtresi Şerit Kablo Hareket Motoru SATA Arayüz Bağlantısı Enerji Bağlantısı

Genel Olarak Diskin Çalışması Bütün sabit sürücüler özel bir motor tarafından kontrol edilen kolların üzerinde okuma/yazma başlıkları ve plaklardan oluşur Plakalar manyetik malzeme ile kaplı alüminyumdan yapılmıştır Kolların ucundaki kafalar bu plakalar üzerinde okuma ve yazma işlemleri gerçekleştirir Plakalar dakikada 3.500 ile 15.000 devirle dönerler (RPM) Plakalar ile kafalar arasındaki boşluk uçuş yüksekliğidir Uçuş yüksekliği bir parmak izinin kalınlığından bile daha azdır Okuma/yazma başlıkları diske ne kadar yaklaşırsa, bilgi sürücüye o kadar yoğun depolanır

Sabit Disk İçerisindeki Hava Basıncı Uçuş yüksekliğinin çok hassas olması, plaka ve kafaların dışarıdaki havaya maruz kalmamasını zorunlu kılar Plakalar üzerindeki küçücük bir toz parçası, okuma/yazma başlıklarının yolunda bir dağ etkisi yapar Tüm sürücüler, içindeki havayı temiz tutarak, iç ve dış hava basıncını dengelemek için çok küçük boşluklu bir hava filtresi kullanır

Veri Kodlama ve Flux Sabit diskler bilgileri 1 ve 0’a karşılık gelen; “manyetik olan” ve “manyetik olmayan” nokta çiftleri halinde saklarlar. Bu ikili küçük küçük manyetik alanlara flux, yani Türkçe ifadesiyle “akı” veya “elektriksel akı” denilir. Sabit diskler verileri flux ile manyetik alanı kutuplandırarak yazar ve kutuplanmış alanı yine aynı yolla okurlar. “Flux Reversal” kavramı, flux üzerindeki manyetik dönüşümleri ifade eder. Bu işlemde bir yöndeki akılar “0” diğer yöndekiler “1” okunur. Sabit diskler veriye ulaşırken yada veriyi yazarken, bu flux değişimlerini şekilde temsil gösterildiği gibi okur ve bu okuma işlemi çok hızlı bir şekilde gerçekleştirilir.

Veri Kodlama Teknikleri Günümüzün sabit diskleri özel kodlama sistemleri kullanarak flux dönüşümlerini yorumlarlar. Yaklaşık olarak 1991’den itibaren sabit sürücüler RLL, yani “sınırlanmış koşum uzunluğu” olarak bilinen bilgi kodlama sistemini kullanmaya başladılar. Ancak günümüzdeki sürücüler PRML, yani “kısmi yüksek olasılık karşılığı” kodlaması adı verilen ve RLL’nin oldukça gelişmiş bir sürümü olan yöntemi kullanır. Bilgi kodlama işlemleri ve ilgili teknikler, tamamen sabit disklerin kendi iç mekanizmalarında gerçekleştirilir. Bu noktada bilmemiz gereken en önemli şey, disk kapasitelerindeki artışın büyük ölçüde bu kodlama tekniklerinin ilerlemesine bağlı olduğudur.

Sabit Disk Kol Hareketi Step (Adım) Motor Teknolojisi Kollar, sabit artış veya adımlarla hareket ettirilmekteydi Zamanla konumlandırmadaki kusursuzluk bozulmaktaydı Isı problemleri oluşturmaktaydı Voice Coil (Bobin) Teknolojisi Güncel diskler bu motor teknolojisini kullanır Kolları doğru pozisyona getirmek için ince ayarlamalar yapar Bunun için bir plaka üzerinde veri haritası tutar.

Geometri Geometri, bir sabit diskin bilgileri nerede depoladığını belirler Bir sabit diskte geometri üç temel bileşenden oluşur Kafalar (Heads), Silindirler (Cylinders) ve Bölgeler (Sectors) Bunlar, sabit diskin geometrisini tanımlamak için birleşir

Kafalar (Heads) Kafalar, okuma/yazma yapabilen uçlardır Plaka başına (altta ve üstte olmak üzere) iki kafa bulunur Ayrıca özel amaçlar için farklı kafalar da bulunabilir Kafaların plakalar üzerinde gezerken üstünden geçtiği veri miktarının artması ile kapasite artar Fluxların yatay yerine dikey olarak kullanılmaya başlanması ile aynı alanda daha fazla veri saklanmaktadır

İz (Track) ve Silindirler (Cylinders) Tüm plakaların üzerinde, disk üzerinde tam bir tur atan; yani daire şeklinde izler vardır (track) Alt alta sıralanan plakalarda aynı çapa sahip izlerin oluşturduğu yapı, bir silindir biçimini andırır Bir diskte, plaka üzerindeki track sayısı kadar silindir vardır Bu silindirlerin yüksekliği, üst üste dizili plakaların yüksekliği kadardır

Sektörler Plaka üzerindeki 2 track arasında kalan; silindir parçasıdır Sabit disklerin atomudur Bilgiyi depolarken bölümden daha küçük bir şeye bölemezsiniz

Sabit Disk Sınıflandırmaları Bağlantı arayüzleri (ATA ve SCSI) ATA alt bağlantı arayüz türleri (PATA, SATA, e-SATA) Depolama kapasitesi (GB - TB) Fiziksel büyüklük (3.5”, 2.5” …) Dönüş hızları (5.400 RPM, 7.200 RPM …) Ön bellek miktarları (8MB - 64MB)) İlave teknolojiler (NCQ, TCQ …)

ATA Arayüzleri ATA arayüzünün tarihsel gelişimine göre 2 türü vardır PATA: Paralel ATA SATA: Seri ATA Sektörde bu konuda yanlış tanımlama söz konusudur IDE ve SATA iki ayrı sınıflandırma olarak değerlendirilir; oysa SATA’da, PATA’da IDE’dir IDE’nin yanlış olarak PATA ile eşanlamlı kullanıldığını görebilirsiniz Klasik ATA terimi, SATA’nın çıkmasıyla PATA olarak revize edilmiştir

ATA Sürücü Bağlayıcısı İlk ATA sürücüleri, sürücüden sabit disk kontrolcüsüne 40 hatlı bir şerit kablo ile bağlanır İleride ATA sürücüler 80 hatlı kablo kullanmaya başlamıştır Tek şerit kablo üzerine 2 tane sürücü tanımlanabilir Tek kablo üzerindeki sürücüler “master” ve “slave” olarak tanımlanır Kablo üzerinde 2 master veya 2 slave aygıt olursa, kontrolcü bunlardan 1 veya 2’sini göremez Kablo üzerinden otomatik olarak veya jumper ile ayarlanır Bu ayarlama halen tüm PATA sürücüler için geçerlidir

PATA Problemleri ve SATA’ya Geçiş SATA’nın doğuşunun temel güdüsü, PATA’nın yaşadığı problemlerdir. SATA’da aygıtlar ve kontrol birimi arasında direkt bağlantı kurulur. Dolayısıyla master ve slave ayarlamalarına gerek kalmamıştır. Adından da anlaşılabileceği gibi paralel yerine seri veri transferine geçilmiştir. Dolayısıyla daha az fiziksel hat gerekir. 80 hatlı kablo yerine 7 hatlı kablo kullanılmaya başlanmıştır. Daha ince kablolar, geniş paralel kablolarda olduğu gibi hava akışını engellemez. SATA ile birlikte eskiden maksimum 45 cm olabilen veri kablosu, 1 metreye kadar çıkabilmektedir ve bu yenilik tower kasalarda kullanım açısından ciddi kolaylık getirmiştir. Yeni tip enerji bağlantısı, SATA aygıtlara hotswap desteği sunmaktadır. Yine bunun bir sonucu olarak veri ve güç kablolarının bağlayıcıları da değişmiştir. SATA’da bağlanabilecek maksimum aygıt miktarında teorik olarak bir sınırlama bulunmamaktadır. Bütün bunların yanında SATA’nın asıl yeniliği getirdiği ciddi hız artışıdır.

SATA ve Hız SATA aygıtlar veriyi seri olarak aktarırlar SATA aygıttaki tek bir veri dalgası, paralel aygıtlardaki çoklu dalgalardan çok daha hızlı ilerlemektedir SATA aygıtlarda genel kabul gören 3 sürüm bulunmaktadır SATA I: 150 MB/s SATA II: 300 MB/s SATA III:600 MB/s

SATA Bağlayıcılar ve Uyumluluk SATA önceki PATA standartlarıyla uyumludur PATA aygıtlar SATA köprüsü kullanarak SATA olarak bağlanabilir Güç bağlantısının ise sadece bağlantı arayüzü değişmemiştir 3.3 V, 5 V, 12 V gerilimleri, 3 pinin bir araya gelmesiyle sağlanır 15 pinli kabloda kalan 6 pin topraklamayı sağlar Her 3 gerilimden birer pin hotplugging için kullanılır 4 pinli molex bağlayıcısını SATA güç bağlayıcısına çevirmek için adaptörler kullanılabilir 4 pinli Molex bağlayıcıları 3.3V sağlamadığı için bu SATA aygıtları hotplugging'i gerçekleştiremez

External SATA e-Sata, harici diskler için SATA’nın geliştirilmiş bir versiyonudur. e-SATA, SATA yol standardını harici aygıtlara genişletir. e-Sata aygıtlar da, dahili SATA konektörlerini kullanmaktadırlar ancak farklı anahtarlamaları sayesinde birbirlerine karıştırılmazlar. Aynı zamanda özel yalıtımlı ve koruma düzeyi daha yüksek kabloların kullanılmasıyla kablo uzunluğu artırılmıştır. 2 metreye kadar menzili bulunan e-SATA kabloları hotplug desteği de sunmaktadır. e-SATA, SATA bus hızını aynen sunabilmektedir. e-SATA Portu

SCSI: Small Computer System Interface SCSI, 1970’lerden beri var olan bir standarttır Çoğunlukla sunucu sistemlerinde ve RAID amacıyla kullanılır Aygıtlar sistem içinde veya dışında bulunabilir SATA bir çok yönden SCSI’nin yerini almaktadır

İç ve Dış SCSI Aygıtları Dahili SCSI aygıtları 68 pinli şerit kablo kullanırlar PATA kablosuna benzeyen, yassı ve esnek kablodur Harici aygıtların çoğu sunucu adaptöre 50 pin HD kablo ile bağlı iken, bazı ileri seviye SCSI aygıtlar 68 pin HD kablo kullanır Dış aygıtlar arkalarında iki bağlantıya sahiptir, böylece 15 aygıta kadar daisy-chaining (papatya dizimi) yapılabilir

SAS: Serial Attached SCSI SAS, standart SCSI’lerin yerine kullanılmak üzere dizayn edilmiş bir veri yolu teknolojisidir Daha yüksek transfer hızları vaat etmektedir SATA aygıtlar ile de geriye dönük uyumluluğa sahiptir Geleneksel SCSI aygıtların kullandığı paralel iletimin aksine SAS seri iletim kullanmaktadır SAS uyumlu aygıtlar arasında paralel SCSI’de olduğu gibi SCSI komutlarını kullanmaktadır

Kapasite Sabit disklerin kapasiteleri bayt ve katları olarak ifade edilir TB, güncel olarak en yüksek düzeydir KB: Kilobyte, MB: Megabyte, GB: Gigabyte, TB: Terabyte Yakın gelecekte daha yüksek kapasiteler söz konusu olacaktır PB: Petabyte, EB: Exabyte, ZB: Zetabyte, YB: Yottabyte 400 GB veya 1 TB depolanabilecek bilgi miktarını belirtir Disk üreticileri, disk kapasitelerini 1000'in katlarına göre sınıflandırır Ancak gerçek kapasite 1024'ün katlarına göre hesaplanır Örneğin 250 GB olarak aldığınız bir sabit disk gerçekte 232,83 GB‘tır

Fiziksel Büyüklük Disk büyüklüğü inç olarak ifade edilir Bilgisayarda yaygın olarak 2 tip büyüklük vardır Masaüstü bilgisayarlarda 3.5 inç Dizüstü bilgisayarlarda ve taşınabilir ünitelerde 2.5 inç Özel cihazlar için daha farklı boyutlarda diskler bulunabilir Bu ölçülendirme mantığında belirtilen ölçüler yaklaşık olarak, sabit disk içindeki kayıt diskinin ölçülerini belirtir Dış ölçüler biraz daha büyüktür

Dönüş Hızları Kayıt diskinin dönme hızıdır RPM, yani dakikadaki tur sayısı olarak ifade 3.600, 5.400, 7.200, 10.000, 15.000 RPM vb. Disk üzerindeki verilere ulaşılması için geçen zaman büyük ölçüde bu hıza bağlıdır Dönüş hızı, sabit diskin hızını tek başına ifade etmeye yetmez Erişim süresi ve aktarma hızı değerleri de önemlidir Sabit diskin önbellek miktarı da, bu sürelerin üzerinde etkileşimli olarak rol oynar

Önbellek Okuma kafasının veriye ulaşması ile bu verinin ana sisteme ulaşması arasında geçen zamana aktarma süresi denir Günümüzde sabit disklerde veriler okuma kafası tarafından okunduktan sonra, sabit diskin içinde yer alan ön belleğe aktarılarak oradan ana sisteme iletilirler Ön bellek zaman kaybını önlemek için kullanılır Üreticiler, kayıt diskinden ön belleğe ve ön bellekten ana sisteme iletim hızlarını ayrı olarak belirtmektedirler Ön belleğe iletim hızı Mbit/sn, ana sisteme iletim hızı ise MB/sn olarak ifade edilir

Önbellek Boyutları Piyasada 2, 8, 16 ve 32 MB önbellekli sürücüler bulunmaktadır Daha büyük önbellekler, düşük fiyatlı DRAM’ler ve teknik açıdan anlamsızdır Sabit diskler verileri önbelleklemek için veya verilerin tekrar kullanılması ihtimaline karşın önbellekte tutmak için bazı kurallar kullanırlar SATA sürücüler gelen komutları saklamak ve verimli şekilde kullanmak için bir miktar belleğe ihtiyaç duyarlar Verimli kullanım, yani en düşük kafa hareketi için komut sıralarını değiştirebilen özelliğe NCQ denir

NCQ: Native Command Quening Intel ve Seagate tarafından birlikte yazılıp geliştirilen “SATA Native Komut Sıralaması”dır Sadece SATA disklerde uygulanabilen bir komut protokolüdür Birden çok komutun disk içinde aynı anda yer almasını sağlar NCQ, sabit disk bir komut için veri araştırırken, aynı anda ilave komutlar verilmesini sağlayan bir mekanizmaya sahiptir Sabit disk sürücü kafasının açısal ve döner konumunu kendiliğinden bilir Arama ve döngüsel gecikmeleri en aza indirgeyecek bir sonraki veri transferini seçer

Verinin Korunması ve RAID Bilgisayardaki en önemli ve değerli şey verilerdir Yedekleme çözümüne fırsat kalmayacak şekilde sabit disklerin bozulması, geri dönüşü olmayan veri kayıplarına neden olabilir Bunun için disk ve/veya disk kontrolcüsü bazında çeşitli yedeklemeli çalışma sistemleri geliştirilmiştir Bu sistemler, çoklu disk kullanımına dayanır ve güvenliğin yanı sıra performans artışı da sağlanır RAID (Redundant Array of Inexpensive Disk) bu amaçla kullanılan bir sistemdir ve çeşitli uygulamaları vardır

RAID 0: Disk Stripping Disk şeritleme yöntemi, en az 2 sürücü gerektirir Her hangi bir güvenlik sunmaz; disklerden birinin çökmesi durumunda veri kaybedilir Veri bir kerede birden fazla sabit diske bölünerek yazılır Yazma ve okuma hızı artar

RAID 1: Disk Mirroring / Duplexing Disk aynalama / ikizleme yöntemidir ve en az 2 disk gerekir Çift olmak koşuluyla herhangi bir sayıda sürücüyle de çalışabilir Birincil olarak kullanılan diskin kopyası, diğerine üretilir. Mirroring yani disk aynalama durumunda 2 disk aynı kontrolcüye bağlanırken, duplex yani ikizleme yönteminde farklı kontrolcü kartlar kullanılır. Bu açıdan duplexing, mirroring’e göre daha güvenilir bir sistemdir. RAID kontrol kartlarından birinin bozulması durumunda mirroring’de veriler yanlış yazabilecekken, duplexing’de kopyalardan birisi sağlam kalabilecektir. Dezavantajı, yer israfıdır; 100 GB veri saklamak için iki adet 100 GB sabit disk gerekir

RAID 3 ve 4: Dedicated Disk Stripping RAID 2: Çoklu Denklik Sürücüsüyle Disk Şeritleme Anlamsız bir fikir olarak kalmış ve asla pratik olarak kullanılmamıştır RAID 3 ve 4: Atanmış Denklik ile Disk Şeritleme RAID 3 ve 4 arasındaki fark önemsizdir RAID 2’nin aksine kısa süreli de olsa kullanım şansı yakalamışlardır Ancak RAID 5 kısa sürede bunların yerini almıştır

RAID 5: Striped Parity Disk Stripping Bölüştürülmüş denklik ile disk şeritleme yöntemidir RAID 5 ile veri ve denklik bilgisi sürücülere dağıtılır Aynı zamanda sürücü alanını da daha verimli kullanmaktadır En yaygın RAID türüdür ve en az 3 adet disk gereklidir Sabit disklerinizden birisi kaybedilirse sorunlu disk yenisi ile değiştirilip dizinlerin yeniden oluşturulması sağlanır Tekrar oluşturma tamamlanana kadar veriler yine risk altındadır

RAID 6: Dual Striped Parity Disk Stripping Dağıtılmış eşlik ile süper disk şeritleme yöntemidir RAID 6, RAID 5’in fazladan denklik verisi eklenmiş halidir En az 5 sürücü gerekmektedir Sistem aynı anda 2 sürücü kaybını sorunsuz karşılayabilir

Çoklu RAID Çözümleri İlk RAID seviyeleri sonrasında, farklı RAID’lerin birleştirilmesi fikirleri doğmuştur RAID 0+1, 2 çift stripping uygulanmış sürücünün aynalanmasıdır RAID 1+0, 2 çift aynalanmış sürücünün stripping yapılmasıdır Farklı RAID kombinasyonlarıyla üretilen RAID çözümlerine çoklu RAID çözümleri adı verilir Çoklu RAID örnekleri de kısmen kullanım alanına sahip olsalar da, RAID 0, 1 ve 5 tekli çözümlerine kıyasla çok nadirdirler

PATA Sürücülerde Jumper Ayarları Jumper ayalarını kasa içerisinde yapmak çok zordur Montaj işlemi öncesinde bu ayarları yapmalısınız Sabit diskin genelde üst yüzeyinde, jumper konumlarının hangi moda karşılık geldiği yazılıdır “Cable Select” modu, master ve slave ayarını cihazın PATA kablosundaki konumuna göre otomatik belirlenmesini sağlar

SATA Sürücülerde Hız Jumper Ayarı Bazı durumlarda SATA II disklerin SATA I modunda çalıştırılması gerekebilir ve bu bir jumper ile ayarlanır Bu jumper ayarını da gerekli ise mutlaka montaj işlemine başlamadan gerçekleştirin

Diskin Yuvaya Yerleştirilmesi Eğer sökülebilir bir yuva var ise, öncelikle bu yuvayı sökün ve sabit diski kasa dışında yuvaya monte edin Eğer sökülebilir bir yuva yok ise, genişleme kartları ve ekran kartının yuvanın önünü kapatmadığından emin olun Eğer engel teşkil ediyorsa, genişleme kartlarını sökün veya yeni bir sistem topluyorsanız, önce sabit diskleri yuvalarına takın

Enerji ve Veri Bağlantıları PATA ve bazı SATA sürücüler molex güç bağlantısı kullanırlar SATA sürücüler ise 12 pin özel bir güç bağlantısı kullanır Eğer SATA sürücülerde molex veya molexden çevirici ile enerji bağlantısı yapılırsa, hotplug özelliği kullanılamaz Kabloların hepsi anahtarlanmıştır ve sadece uygun olan yuvaya tek yönde takılabilirler

Molex Güç Kablosu Renk İşlev   Sarı +12 V Siyah Toprak Kırmızı +5 V Hotplug özelliği: Tak–çıkar özelliği (flash bellek gibi enerjiyi kesmeden çıkartabilme).

Dizüstü Bilgisayarda Sabit Disklerin Bağlanması Yaygın olarak 2.5” boyutunda diskler kullanılır Bilgisayarın alt yüzeyindeki özel bir kapağın altında yer alır Kapağın altında sabit diskin monte edildiği özel bir çerçeve bulunur ve bu çerçeve notebook kasasına vidalanmıştır Veri ve güç bağlantısı için bir kablo yoktur Çerçeve üzerinde yer alan ve yatay hareketi sağlayan tutmaçlar ile pinler direkt olarak bir sokete yerleştirilir Bazı modellerde montaj yeri yan yüzeyde yer alır Çerçevenin boyutu ve montaj şekli üreticiden üreticiye değişebilir

SCSI Disklerin Bağlanması SCSI aygıtların montajı için 3 temel gereksinim vardır Sürücülerle çalışan bir kontrol birimi Kontrol birimi ve sürücü için SCSI ID ayarlamaları SCSI şerit kablo ve güç kablosu bağlantılarının yapılması Veri kablonun ters takılması diske, veriye yada her ikisine de zarar verebilir Ayrıca gerekli ise hat sonlandırıcılar takılmalıdır

CMOS Ayarları ve Sürücüler Eski sistemlerde sabit disklerin geometri bilgisinin CMOS’a girilmesi gerekmekteydi. Yine eski sistemlerde diskler belirli boyuta kadar desteklenmekteydi. Ancak güncel sistemlerde buna gerek yoktur. Tüm ATA sabit diskler için BIOS ayarları sadece aygıtı açık veya kapalı duruma getirmekten ibarettir. SCSI aygıtlar için ise yazılımsal sürücüler ya da sunucu adaptör için firmware gerekmektedir (Firmware; sadece bilgisayar bileşenlerinde değil bazı elektronik eşyalarda da bulunan çeşitli donanımların veya cihazın işlevlerini nasıl yerine getireceklerini bildiren ve genellikle tekrar yazılabilir olan ufak kodlardır.)

CMOS Kontrolleri Bir sürücün çalışması için disk kontrolcülerin aktif olması gerekir. CMOS içerisinde güç tasarrufu için bazı kontrolcüler kapatılabilmektedir. Kullandığınız kontrolcünün açık olduğuna emin olun. Ayrıca her disk slotu için otomatik tanıma açık ise, diskler otomatik olarak listelenecektir.

Bilgisayarın Sabit Diskten Açılış İşlemi Bilgisayarın açılışında POST işlemi sonrasında CMOS’da belirtilen sıra ile sabit disk veya benzer ortamlar kontrol edilir Sabit diskler kontrol edilirken, diskin ilk tarafında bulunması beklenen MBR (Master Boot Record) bölümü aranır MBR bölümü yok ise tanımlanan diğer sürücüler kontrol edilir MBR bölümü bulunur ise, buradaki tanımlı yazılım çalıştırılır

Hibrit Sabit Diskler Standart 2.5” dizüstü sabit disklerine 128 MB veya 256 MB flash bellek eklenmesiyle oluşturulan disklerdir Bu sürücüler sistem açılışını yarı zamana indirebilmektedirler Disklerin sürekli dönmek zorunda olmamaları taşınabilir bilgisayarda 20 - 30 dk. fazladan batarya süresi sağlamaktadır

SSD: Solid State Disk Bu tür, tamamen flaş bellekten oluşturulmuştur Düşme ve sarsılma sonrası içindeki verilerin kaybolması veya diskin bozulması sonuçlarını önlemeyi amaçlar İçinde hareketli bir parça olmaması en önemli avantajıdır Normal sabit diskler, 2 ms içinde 350 G'ye dayanabilirken, SSD'ler 0,5 Milisaniye içinde 1500 G'ye dayanabilmektedir 2.5” dizüstü diskleri 2 Watt harcarken, SSD'ler 0,5 Watt harcar Standart diskler 0/60oC'de çalışırken, SSD'ler -25/85oC'de çalışabilir

NAS: Network Attached Storage Herhangi bir ağa doğrudan bağlanabilen ve merkezi veri sunucusu hizmeti üstlenen depolama teknolojisidir İstemci/sunucu ilişkisini esas alır Gömülü bir işletim sistemi kullanırlar Değiştirilebilir diskler dışında sabit bir donanıma sahiptirler Dosya sunucularında olması beklenen bir çok özelliği sunarlar Yeni Eklendi