Sabit Sürücü (Harddisk) Nedir? Nasıl Çalışır? Ne İşe Yarar?

[mehmetkarahanl]

Hard Disk

Sabit Disk Bileşenleri
Öncelikle şekil üstünde sabit disklerin bileşenlerine göz atalım.
Disk kasası…
Disk kasasını bilgisayar içerisine monte etmede kullanılan vida delikleri…
Sabit disk kapağının montaj delikleri…
Manyetik plakalar ve ve plakaların dönüşünü sağlayan devir merkezi…
Kolların ve plakaların hareketini sağlayan hareket motoru…
Hakaret kolları ve bunların ucunda yer alan okuma yazma kafaları…
Verilerin aktarıldığı şerit kablo ve SATA arayüz bağlantısı…
Motora enerji sağlayan enerji bağlantısı ve en son disk içindeki hassas hava dengesini ayarlayan hava filtresi…

Genel Olarak Diskin Çalışması
Bütün sabit sürücüler özel bir motor tarafından kontrol edilen kolların üzerinde yer alan okuma/yazma başlıkları ve plaklardan oluşur.
Plakalar manyetik malzeme ile kaplı alüminyumdan yapılmıştır.
Kolların ucundaki iki küçük okuma/yazma kafası, bu plakalar üzerinde okuma ve yazma işlemleri gerçekleştirir.
Plakalar dakikada 3.500 ile 15.000 devirle dönerler ve devir hızı RPM olarak ifade edilir.
Plakalar ile kafalar arasındaki boşluk uçuş yüksekliği olarak ifade edilir ve bu yükseklik, 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.
Disk üzerindeki küçücük bir toz parçası bile okuma/yazma başlıklarının yolunda bir dağ etkisi yapar ve sürücüde çok ciddi zararlara neden olur.
Sürücünün içindeki havayı temiz tutmak, iç ve dış hava basıncını dengelemek için bütün sürücüler çok küçük boşluklu, ağır bir filtre kullanırlar.

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.
Bu yöntemlerin etkinliği de, karmaşıklığı da zaman içersinde ciddi biçimde artmıştır.
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 sistemi tamamen sabit diskte miras kalmıştır ve görünmezdir.
Bilgi kodlama işlemleri ve ilgili teknikler, tamamen sabit disklerin kendi iç mekanizmalarında gerçekleştirilir.
Bu noktada bilmeniz gereken en önemli şey, disk kapasitelerindeki artışın büyük ölçüde bu kodlama tekniklerinin ilerlemesine bağlı olduğudur.

Sabit Disk Kol Hareketi
Bugüne kadar sabit disklerde kolları hareket ettirmek için kullanılan 2 tip teknoloji vardır.
Birincisi step, yani adım motor, ikincisi de Voice Coil, yani bobin teknolojisidir.
Başlangıçta sabit diskler step motor teknolojisini kullandılar. Ama bugün tamamı bobin teknolojisine geçmiştir.
Step motor teknolojisi, kolu, sabit artış veya adımlarla hareket ettiriyordu.
Motorla hareketlendirici kol arasındaki arabirim zamanla kolların konumlanmasındaki kusursuzluğu bozmaktaydı ve bu fiziksel bozukluk bilgi taşımada hatalara sebep oluyordu.
Ayrıca, sıcakta step motor sürücülerine zarar veriyordu ve bileşenler ısındıkça doğru konumlanması değişiyordu.
Teknolojinin bu sınırlamaları, kendi sonunu getirmiştir.
Bugün yapılan bütün sabit sürücüler, hareketlendirici kolları çalıştırmak için düz bir motor kullanır.
Bu teknolojide kolları doğru pozisyona getirmek için ince ayarlamalar yapılır ve bu amaçla plaka üzerinde bir veri haritası tutulur.

Geometri
Geometri, bir sabit diskin bilgileri fiziksel olarak nerede depoladığını belirler.
Geometri konusunda bilinmesi gereken üç temel bileşen vardır; başlar, silindirler ve sektörler.
Eski sistemlerde disk geometri bilgisinin öncelikle CMOS ekranından bilgisayara tanıtılması gerekmekteydi.
Günümüzde ise geometri bilgisi sabit disk üzerinde saklanır ve BIOS tarafından otomatik olarak algılanır.

Kafalar (Heads)
Kafalar, hareket kollarının ucunda bulunan ve okuma/yazma yapabilen uçlardır.
Plaka başına, altta ve üstte olmak üzere iki kafa bulunur. Ancak “plaka sayısı çarpı 2” gibi formülü de yoktur.
Çünkü bir HDD’de özel amaçlar için farklı kafalar da bulunabilir.
Kafaların plakalar üzerinde gezerken üstünden geçtiği veri miktarı ne kadar çok ise, kapasite o kadar yüksek olacaktır.
Bu mantık ile yakın zamanda geliştirilen dikey kayıt teknolojisi sayesinde aynı alana daha fazla veri saklanabilmektedir.
Fluxlar disk üzerinde şekilde gördüğünüz gibi yatay değil, dikey şekilde dizilirler.
Bu da veri yoğunluğunu arttırdığından hem kapasitenin artmasını, hem de performans artışı sağlamaktadır.

İz (Track) ve Silindirler (Cylinders)
Tüm plakaların üzerinde, disk üzerinde tam bir tur atan; yani daire şeklinde izler vardır. Bu izler, track olarak adlandırılır.
Bu plakalar ve üzerindeki izleri normal CD/DVD diskleri gibi de düşünebilirsiniz.
Bir plaka üzerinde merkezden dışa doğru binlerce track çizebilirsiniz.
Şekilde de gördüğünüz gibi bir sabit diskin içinde üst üste birkaç tane plaka vardır.
Her plakada aynı çapa sahip trackları bir bütün olarak düşündüğünüzde, bu track birleşimi bir silindire benzetilebilir.
Dolayısıyla her sabit disk, plakalar tek başlarına düşünüldüğünde binlerce track’a, plakalar üst üste değerlendirildiğinde ise bir plakadaki track sayısı kadar silindire sahip olacaktır.
Şimdi de, plakalardaki trackları silindirler halinde değerlendirmenin amacı denir, ona bakalım.

Sektörler
Plaka üzerindeki 2 track arasında kalan bölge; bir silindir parçasıdır ve sektör olarak adlandırılır.
Soldaki şekilde, track, silindir ve sektör kavramları arasındaki ilişkiyi daha net algılayabilirsiniz.
İşte bu sektörler sabit disklerin atomudur.
Yani bilgiyi depolarken bölümden daha küçük bir şeye bölemezsiniz.

Sabit Disk Sınıflandırmaları
Daha önceki donanım incelemelerimizde olduğu gibi, sabit disklerin sınıflandırmalarında da temel özelliklerini esas alacağız.
Sabit disklerde en temel sınıflandırma, bağlantı arayüzleridir.
Bugün piyasada en aktif bulunan sabit disk arayüzleri ATA ve SCSI arayüzleridir.
Kişisel bilgisayarlarda daha yaygın kullanılmasından dolayı ATA sabit diskleri daha fazla görürsünüz.
SCSI’nin de kendi gelişim sürecinde alt arayüzleri vardır. Ancak biz daha çok ATA türünün değişik versiyonları olan PATA, SATA ve e-SATA ile ilgileneceğiz.
Sabit disklerin günlük kullanımda en çok kapasiteleri ile anıldığını göreceksiniz. Genellikle diğer teknik özellikleri teferruat kabul edilir.
Fiziksel büyüklük sınıflandırmasının ise günlük hayatta, 3.5” veya 2.5” yerine PC sabit diski veya notebook sabit diski şeklinde kullanıldığını görebilirsiniz.
Sabit disklerin sınıflandırılmasında kullanılan diğer özellikler olarak ise, içindeki plakaların dönüş hızları, ön bellek miktarları ve sunduğu yeni teknolojileri sayabiliriz.
Şimdi sırasıyla bu özellikleri detaylı şekilde ele alalım.

ATA Arayüzleri ATA Arayüzleri
ATA sürücülerinin temelde iki türü vardır. İlki paralel ATA yani PATA sürücüleri, diğeri de seri ATA, yani SATA’dır.
Günümüzde SATA teknolojisi, hızla PATA’nın yerini almaktadır.
Bu süreci tam olarak anlamak için ATA standartlarının daha eski günlerine göz atılması gerekir.
ATA’nın tarihsel gelişimine bakmadan önce bir kavram karmaşasına dikkat çekmek gerekiyor.
PATA, SATA ve IDE kavramlarının sektörde yanlış bir şekilde tanımlanması söz konusudur.
IDE ve SATA iki ayrı sınıflandırma olarak değerlendirilir; oysa ki SATA’da, PATA’da IDE arabirimini kullanan disk teknolojileridir.
IDE’nin yanlış olarak PATA ile eşanlamlı kullanıldığını görebilirsiniz.
Klasik ATA terimi, SATA’nın çıkmasıyla PATA olarak revize edilmiştir.

ATA-1 Standardı
IBM 1980’lerin başında ilk AT PC’yi çıkardığında sabit sürücüler için BIOS desteği sunmuştu.
Western Digital ve Compaq tarafından 1989’da AT standardı üzerine geliştirilen ATA-1, AT’nin üzerine tümleşik kontrol birimi ve bir kablo yerleştirilmesiyle elde edilmiştir.
Tümleşik elektronik sürücü anlamına gelen IDE kavramı, bu kontrol birimini ifade eder.
İlk AT disk standardı dışındaki tüm diskler IDE kullanırlar.
Burada ilginç olan bir durum da, IDE kontrolcüsünün adındaki “tümleşik” tanımına karşılık kontrolcünün sabit disk üzerinde değil, anakart üzerinde yer alıyor olmasıdır.
ATA-1 standardı, bilgilerin hareket hızını ve işleniş tarzları için 2 standart tanımlamıştır.
Bunlardan ilki PIO, yani programlanabilir I/O yöntemi, diğer ise DMA, yani doğrudan bellek erişimidir.
ATA-1’de 3 tane PIO ve 3 tane de tek sözcüklü DMA modu bulunmaktaydı.
Bir bilgisayar başlatıldığında BIOS sürücüye hangi modları kullandığını sorar ve daha sonra otomatik olarak en hızlı moda uyum sağlar. Hız konusunda elle ayarlanması gereken bir şey yoktur.

ATA Sürücü Bağlayıcısı
İlk ATA sürücüleri, sürücüden sabit disk kontrolcüsüne 40 hatlı bir şerit kablo ile bağlanıyordu. İleride ATA sürücüler 80 hatlı kablo kullanmaya başlamıştır.
Tek bir şerit kablo üzerine en fazla 2 tane sürücü tanımlanabilir.
Tek kablo üzerinde yer alan 2 sürücüden birisinin “master”, diğerinin ise “slave” olarak ayarlanması zorunluluğu vardır. Bunu bir nevi o kablo üzerinde I/O adresi gibi de düşünebilirsiniz.
Kablo üzerinde 2 master veya 2 slave aygıt olursa, kontrolcü bunlardan birisini veya ikisini birden göremez.
Master ve slave ayarları kablo üzerinden otomatik olarak veya sabit disk üzerinden jumper ile ayarlanır.
ATA-1 ile gelen master / slave ayarlaması, halen tüm PATA sürücüler için geçerlidir.

ATA-2 Standardı
ATA-2 ile gelen geliştirmeler EIDE olarak tanımlanmıştır. Geliştirilmiş IDE anlamına gelen EIDE kavramı aslında Western Digital’in bir pazarlama terimidir.
ATA-2 yüksek kapasite, sabit disk olmayan aygıtların da desteklenmesi, 2 yerine 4 aygıta destek verebilme ve fazlasıyla arttırılmış özellikleri içerdiği için ATA standartlarında en önemlisidir.
ATA-1’de 504 MB olan maksimum disk boyutunu birim geçişi ve LBA’dan faydalanarak 8.2 GB’a çıkarmıştır. Birim geçişi ve LBA kavramlarını birazdan özetleyeceğiz.
ATA-2 ile birlikte ATAPI adı verilen bir uzantı tanımlanmıştır.
ATAPI, sabit disk olmayan CD-ROM ve teyp gibi aygıtların bilgisayara ATA kontrolcüsü ile bağlanabilmesini sağlar.
Hız açısından ATA-2 2 yeni PIO modunun yanında, ATA-1’deki tek sözcüklü DMA modunun yerine 3 tane çok sözcüklük DMA modu kullanır.
ATA-1’de 8.3 MB/s olan aktarım hızı, ATA-2 ile 16.6 MB/s’ye çıkmıştır.

Birim Geçişi Kavramı ve LBA
ATA-2’nin disk kapasitesini artırabilmesinin sırrı birim geçişi ve LBA’dır.
ATA diskler, iki geometrisi olacak şekilde tasarlanmıştır.
İlki fiziksel geometri olup, sürücünün kendi içindeki CHS’nin gerçek planını belirler.
Mantıksal geometri ise, sürücünün CMOS’a nasıl göründüğünü tanımlar.
Birim geçişi sürücünün kapasitesini asla değiştirmez; o sadece BIOS sınırları içerisindeki geometriyi değiştirir.
LBA’nın mantığı burada devreye girer. Yerel blok adresleme anlamına gelen LBA, birim geçişini geliştirerek BIOS limitlerinden yüksek sabit disklerin kullanımına olanak sunar.
LBA, bir nevi BIOS’a yalan söylemekte, bu sayede 8.2 GB’a kadar olan sabit diskleri destekleyebilmektedir.

ATA-3 Standardı
ATA-3 standardı ATA-2’den çok kısa bir süre sonra gelmiştir ve hız açısında bir geliştirme içermez.
ATA-3’ün Getirdiği yenilik S.M.A.R.T teknolojisidir. Kendi kendine görüntüleyebilme, analiz ve raporlama teknolojisi olarak tercüme edilebilir.
S.M.A.R.T. sabit diskin mekanik ekipmanını görüntüleyerek, aygıtın ne zaman çökebileceğini kestirmeye yardımcı olmaktadır.
S.M.A.R.T. özelleşmiş sunucu sistemleri için son derece güzel bir fikir ve oldukça da popüler ancak karmaşıktır.
Bunların bir sonucu olarak, sadece bazı uygulamalar sabit diskinizdeki S.M.A.R.T. verisini okuyabilmektedir.
En sağlıklı yöntem, üreticilerin özel yazılımları ile bu verilere ulaşmaktır.

ATA-4 Standardı
Daha hızlı bir sabit disk, elbette daha iyi bir sabit disktir.
ATA 4, Ultra DMA adında yeni bir DMA teknolojisi getirmiştir ve bu günümüzde de halen sabit disk bilgisayar haberleşmesinin birincil yoludur.
Ultra DMA, DMA bus mastering kullanarak PIO ve eski tarz DMA ile ulaşılabilecek hızlardan çok daha yüksek hızlara çıkabilmektedir.
ATA-4, ile 3 farklı “Ultra DMA” modu tanımlanmıştır ve maksimum hız 33,3 MB/s’dir.
Ultra DMA 2 modunu destekleyen sabit disk sürücüleri, ATA/33 sürücüleri olarak da bilinirler.

INT13 Extensions
Daha önce ATA-1’de maksimum disk kapasitesinin 504 MB olduğunu söylemiştik.
Aslında ATA-1 standartları 137 GB’a kadar destek verebiliyordu; 504 MB sınırı, BIOS’daki sınırlandırmalara dayanıyordu.
ATA-2 ile gelen LBA, BIOS’a yalan söyleyerek 8.2 GB’a kadar olan sürücülere destek sağlamıştı.
Disk kapasitelerindeki artış, bir süre sonra LBA çözümünü de yetersiz bırakmıştır.
BIOS üreticileri bu işten sorumlu olduklarını kabullendiler ve INT13 adı verilen BIOS komut setini geliştirdiler.
Kesme 13 genişlemeleri olarak da bilinen bu komut seti ile BIOS’un desteklediği kapasite limiti de 137 GB’a yükseldi.

ATA-5 Standardı
Ultra DMA çok başarılı olunca, ATA 5 ile iki yeni daha hızlı Ultra DMA modu daha geliştirildi.
Ultra DMA 4 modu, ATA/66 olarak bilinmektedir.
Ultra DMA 4 ve 5 modu çok hızlı çalıştığı için ATA 5 standardı bu hızları destekleyebilmek için yeni bir şerit kablo tipi tanımladı.
Bu 80 hatlı kabloda hala 40 pin bulunmaktaydı. 40 normal hatta ek olarak 40 hat toprak olarak görev yaparak kablonun yüksek hızlı sinyallerdeki performansını arttırmaktaydı.
ATA/66 eski sistemlerle uyumludur. Bu sayede sorunsuz bir şekilde daha eski bir sürücüyü rahatlıkla ATA/66 kablo ve kontrol birimine bağlayabilirsiniz.
Bir ATA/66 sürücüyü daha eski bir kontrol birimine de bağlayabilirsiniz. Bu durumda sadece diskiniz ATA/66 modunda olmayacaktır.
Yapılabilecek tek riskli davranış bir ATA/66 kontrol birimi ve sürücüsünü ATA/66 olmayan, yani 40 hatlı bir kablo ile kullanmaktır.
Bu, kesinlikle hoş olmayan veri kayıplarına yol açacaktır.

ATA-6 Standardı
21. yüzyıl başında sabit disk kapasitelerinde bir patlama yaşandı ve sabit diskler ulaşılamaz görülen 137 GB sınırına dayandılar.
120 GB kapasitesine ulaşıldığında Maxtor’un zorlamasıyla yeni endüstriyel standartlar geliştirildi.
“Big Drives” adı verilen büyük sürücü desteği ile yeni sınır 144 PetaByte’a, yani yaklaşık 140 milyon GB’a ulaşmıştır.
Bu kapasite artışı 24 bit adreslemeli LBA ve INT13 genişlemesi yerine yeni 48 bit LBA adresleme kullanılmasıyla sağlanmıştır.
Ayrıca tek partide transfer edebilecek veri miktarı 256 sektörden 65.536 sektöre çıkmıştır.
Transfer hızlarında da Ultra DMA 5’e geçilmiştir.
Ultra DMA 5 modu 100 MB/s hızındadır ve ATA/100 olarak da bilinir.
ATA-7 Standardı
ATA-7 iki büyük yenilik getirmiştir.
ATA-7’nin klasik gelişmesi Ultra DMA 6 modudur. Ultra DMA 6 ile transfer hızı 133 MB/s’ye çıkmıştır ve ATA/133 adını almıştır.
ATA-7’nin asıl devrimsel gelişimi ise, ****** ATA yani SATA standardı olmuştur.
Hatta ATA/133 modu SATA’nın karşısında gereken ilgiyi görmemiştir ve bir çok kişi ATA-7 adını bile anmadan bu gelişimi SATA olarak da adlandırır.
SATA’nın hızlarına göre 2 ayrı modu vardır; 150 MB/s hızına sahip SATA 1 ile, 300 MB/s hızına sahip SATA II.

ATA Sürümleri Karşılaştırması
SATA’nın özelliklerine detaylı bakmadan önce şu ana kadar gördüğümüz ATA türevlerini bir tabloda karşılaştırmalı olarak inceleyelim.
İlk ATA diskler sadece PIO 0 modunda çalışıyordu. Maksimum hız 3.2 MB/s idi ve 10 MB’a olan kapasiteleri destekliyordu.
ATA-1, PIO 0 modunun yanı sıra PIO 1, PIO 2, Single DMA 0, 1 ve 2 modlarını destekledi. Transfer hızı 8.3 MB/s, maksimum kapasite ise 504 MB oldu. IDE kavramı ATA-1 ile hayatımıza girdi.
ATA-2 PIO 3, PIO 4, Multi DMA 1 ve 2 modlarıyla beraber 16.6 MB/s hız ve 8.2 GB maksimum kapasite imkanı elde edildi.
ATA-2’ini diğer yenilikler, LBA ve ATAPI oldu.
ATA-3 hız ve kapasite açısında bir yenilik sunmadı. Sadece S.M.A.R.T. teknolojisini getirdi.
ATA-4, klasik DMA modlarını bırakıp Ultra DMA 0, 1 ve 2 modlarını getirdi. Maksimum hız 33.3 MB/s oldu ve ATA/33 olarak anıldı. INT 13 genişlemeleri ile maksimum kapasite de 137 GB oldu.
ATA-5 Ultra DMA’yı geliştirdi ve ATA/66 olarak bilinen Ultra DMA 3 ve 4 modları ile tanıştık. Maksimum hız 66.6 MB/s oldu. Hızın artması bağlantı kablosunun 80 hatlı olması sonucunu doğurdu.
ATA-6, Ultra DMA 5 ile 100 MB/s’ye ulaştı. ATA/100 olarak anıldı ve 48 Bit LBA sayesinde maksimum disk kapasitesi bugün için ulaşılmaz sayılabilecek 144 PB’a ulaştı.
Burada unutmamak lazım ki, ATA-4 ile disk kapasiteleri 137 GB olduğu zamanlarda herkes 137 GB’ı ulaşılmaz görüyordu.
ATA-7 Ultra DMA 6 ile 133 MB/s hız sunsa da, SATA ve SATA II ile 150 ve 300 MB/s hızları ile tanışmamızı sağladı.
ATA-8 ise şu anda geliştirilmektedir. Hibrit sabit disklerin, ATA-8 kapsamında standartlaşması beklenmektedir.

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, eski nesil ATA sürücülerin aksine veriyi paralel olarak değil, seri olarak aktarırlar. Bu gelişme ile eski ATA aygıtlar PATA, yani paralel ATA olarak isimlendirilmeye başlanmıştır.
Teorik olarak seri tek tel üzerinden veri aktarımının, paralel olarak birçok hattan veri aktarımından daha hızlı olmaması gerektiği düşünülebilir.
Ancak tek tel üzerinden aktarımda veriler karşı tarafa sıralı ulaşmakta ve bu da hata denetimini oldukça kolaylaştırmaktadır.
Dolayısıyla SATA aygıttaki tek bir veri dalgası, paralel aygıtlardaki çoklu dalgalardan çok daha hızlı ilerlemektedir.
Bunun yanında paralel aktarımda olduğu gibi birden fazla tel kullanılmadığından teller arasındaki etkileşim de oldukça azalmaktadır.
SATA aygıtlarda genel kabul gören 2 sürüm bulunmaktadır. SATA I 150 MB/s, SATA II ise 300 MB/s hızındadır.
Yakında zamanda SATA III standardı ile hızın 600 MB/s’ye çıkması beklenmektedir.

SATA Bağlayıcılar ve Uyumluluk
SATA önceki PATA standartlarıyla uyumludur. Bu uyumluluk PATA aygıtların bir SATA köprüsü kullanarak SATA olarak sisteme bağlanabilmesine izin verir.
SATA köprüsü 40 pinli PATA sürücüye direkt bağlayabileceğiniz küçük bir karttır.
SATA ile değişen güç bağlantısı, sadece yapısal bir değişiklik değildir.
15 pinli SATA enerji kablosunda 3.3 V, 5 V ve 12 V gerilimleri, 3 pinin bir araya gelmesiyle sağlanır. Kalan 5 pin ise topraklamayı sağlar.
Her 3 gerilimden birer pin hotplugging için kullanılır.
4 pinli molex bağlayıcısını SATA güç bağlayıcısına çevirmek için adaptörler kullanılabilir.
Ancak 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 uzunluğunu artırılmıştır.
2 metreye kadar menzili bulunan e-SATA kabloları hotplug desteği de sunmaktadır.
e-SATA, SATA bus hızını aynen sunabilmektedir.

SCSI: Small Computer System Interface
SCSI, 1970’lerden beri var olan bir standarttır ve pek çok özelleşmiş sunucu bilgisayar tarafından halen kullanılmaktadır.
Çoğunlukla sunucu sistemlerinde bulunur ve RAID amacıyla kullanılır.
SCSI aygıtlar sistem içinde veya dışında bulunabilirler.
SATA, SCSI’nin iyi yönlerini almıştır ve bir çok yönden SCSI’nin yerini almaktadır.

SCSI Zinciri
SCSI kendisini bir SCSI zinciri vasıtasıyla görünür kılar.
Bir dizi SCSI aygıtı bir sunucu adaptör üzerinden çalışır.
Adaptör, SCSI zinciriyle bilgisayar arasındaki arayüzü oluşturur.
SCSI sunucu adaptörleri, SCSI kontrol birimi veya SCSI kartı olarak da bilinirler.
SCSI aygıtları dahili ve harici aygıtlar olmak üzere iki gruba ayrılabilir.

İç ve Dış SCSI Aygıtları
Dahili SCSI aygıtları bilgisayara eklenmişlerdir ve sunucu adaptöre dahili bağlayıcı aracılığıyla bağlıdırlar.
PATA kablosuna benzeyen, yassı ve esnek kablo olan 68 pinli şerit kablo kullanırlar.
Harici aygıtların çoğu ise sunucu adaptöre 50 pinli HD kablo ile bağlı iken, bazı ileri seviye SCSI aygıtlar 68 pin HD kablo kullanırlar.
Dış aygıtlar arkalarında iki bağlantıya sahiptir, böylece 15 aygıta kadar papatya dizilimi yapılabilir.

SCSI ID (Kimlikler)
Eğer birden fazla aygıtı SCSI zincirine bağlayacaksanız, sunucu adaptörü için aygıtları birbirinden ayırt etmesini sağlayacak bir sistem oluşturmanız gerekmektedir.
Aygıtları ayırt etmek için SCSI, SCSI ID adında özel bir tanımlama sistemi kullanmaktadır.
SCSI ID numaraları 0 ila 15 arasında değişmektedir.
SCSI ID’lerinde herhangi bir sıralama yoktur; aygıt boşta olan herhangi bir ID’yi alabilir.
Her SCSI aygıtının SCSI ID numarasını ayarlamak için farklı bir yöntemi vardır.
Bazı aygıtlar bunun için jumper veya anahtarlamalar bulundururken, bazı aygıtlar yazılımsal ayarlar da kullanılabilir.

Sonlandırıcılar / Terminators
Tüm elektronik sinyaller hat boyunca ilerledikten sonra geri yansıyarak eko oluştururlar.
SCSI gibi bağlantılarda bu yansıma probleme neden olur ve sinyal bozulmalarına neden olabilir. Aygıtlar hangi sinyali dinleyeceklerine karar veremezler.
Sonlandırıcı, basitçe bir dirençten oluşmaktadır. Bu sayede sona ulaşmış sinyal, hattan absorbe edilerek eko oluşturmasının önüne geçilir.
SCSI zinciri başlangıç ve bitiş noktalarından sonlandırılmalıdır.
İlk bağlantı host adaptör olduğundan zaten sonlandırılmış olarak üretilirler.
Buna karşın her SCSI aygıtı zincir sonunda olabileceği için üreticilerin çoğu SCSI aygıtlarına sonlandırıcıyı dahil ederler.
Bazı aygıtlar ise zincirin sonunda olduklarını otomatik olarak algılayarak kendi kendilerine sonlandırıcıyı devreye sokabilirler.

SAS: ****** Attached SCSI
SAS, standart SCSI’lerin yerine kullanılmak üzere dizayn edilmiş bir veri yolu teknolojisidir.
Hem şu andaki veri transfer hızından daha fazla hıza izin vermektedir, hem de SATA aygıtlar ile de geriye dönük uyumluluğa sahiptir.
Geleneksel SCSI aygıtların kullandığı paralel iletimin aksine SAS seri iletim kullanmaktadır.
SCSI komutlarını kullanan SAS’da, SAS uyumlu aygıtlar arasında paralel SCSI’de yer almaktadır.

SAS ve Paralel SCSI
SAS, paralel SCSI’nin aksine aygıtlar arasında daha az sinyalleşme kullanan seri transfer protokolü kullanır ve bunun sonucunda daha yüksek hızlara ulaşır. SCSI hatları çok duraklı olmasına karşın SAS hattı noktadan noktaya bağlantı içerir.
SAS, paralel SCSI’de olduğu gibi herhangi bir sonlandırıcı sorununa sahip değildir ve sonlandırıcı paketine gerek duymaz. SAS, hat üzerindeki gecikmeleri elemine eder ve senkronizasyon problemi yaşamaz. Paralel SCSI en fazla 32 aygıt ile sınırlı iken SAS 16.384 aygıta kadar destek sağlar.
SAS 1.5, 3.0 ya da 6.0 Gbps gibi yüksek transfer hızları sağlar
Bu hız her bir aygıt için ayrı ayrı gerçeklenirken, paralel SCSI’de hız SCSI hattı üzerindeki her bir aygıt için paylaşılır.

SAS ve SATA
SAS’da, SATA’nın NCQ sistemine benzeyen TCQ, yani “İşaretli Komut Sıralama” desteği vardır.
SATA, ATA standardının devamı olarak onun komut setini kullanır ve sadece sabit diskler ile optik sürücüleri destekler.
SAS ise sabit diskler, tarayıcılar, yazıcılar, optik sürücüler gibi geniş bir yelpazedeki birçok aygıtın kullanımını desteklemektedir.
SATA öncelikli olarak ev bilgisayarı kullanımı gibi kritik olmayan uygulamalar için kullanılmakla beraber SAS sağlam yapısı nedeni ile kritik server uygulamaları için kullanılabilir. SAS’ın hata kurtarma ve raporlama özellikleri de, SATA’dan daha üstündür. Tüm bunlara karşın SAS, SATA’yı tamamlayıcı niteliktedir ve asla onun rakibi değildir. Ayrıca SATA’da kullanılan kablo uzunluğu 1m ile sınırlı iken SAS aygıtlarında 8m’ye kadar kablo kullanabilir.

Kapasite
Kapasite bir depolama cihazının depolayabileceği veri büyüklüğünü ifade eder.
Sabit disklerin kapasiteleri bayt ve katları olarak ifade edilir. Günümüzde terabyte seviyesinde diskler bulunabilmektedir. Yakın gelecekte ise daha yüksek kapasiteler söz konusu olacaktır.
400 GB veya 1 TB ifadeleri depolanabilecek bilgi miktarını belirtir.
Ancak disk üreticileri, disk kapasitelerini 1000'in katlarına göre sınıflandırır. Gerçek kapasite ise 1024'ün katlarına göre hesaplanır.
Dolayısıyla örnek olarak 250 GB olarak aldığınız bir sabit disk gerçekte 232,83 GB olacaktır.

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

Dönüş Hızları
Bir sabit diskin dönüş hızı, kayıt diskinin dönme hızını gösterir ve RPM, yani dakikadaki tur sayısı olarak ifade edilir.
3.600, 5.400, 7.200, 10.000, 15.000 RPM gibi hızlara sahip sabit diskleri piyasada bulabilirsiniz.
Disk üzerindeki verilere ulaşılması için geçen zaman, büyük ölçüde bu hıza bağlıdır.
Ancak dönüş hızı, sabit diskin hızını tek başına ifade etmeye yetmez. Erişim süresi ve aktarma hızı değerleri de beraber değerlendirilmesi gereken etkenlerdir.
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.
Bu 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 ön belleklemek 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.

Disk Erişim/Gecikme 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 süre erişim süresidir ve milisaniye ile ifade edilir.
Seek time veya latency kavramı ile de ifade edilir.
Daha düşük bir erişim süresi daha hızlı bir sabit disk demektir.
Dönüş hızı ile ters orantılı şekilde azalmaktadır.
Ancak dönüş hızı dışında kullanılan disk erişim teknolojisi, önbellek nitelikleri ve önbellek miktarı ile de alakalıdır

NCQ: Native Command Quening
NCQ, Intel ve Seagate tarafından birlikte yazılıp geliştirilen “SATA Native Komut Sıralaması”dır.
NCQ, sadece SATA disklerde uygulanabilen bir komut protokolüdür ve birden çok komutun disk içinde aynı anda yer almasını sağlar.
NCQ sistemi, 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.
Bu sayede de arama ve döngüsel gecikmeleri en aza indirgeyecek bir sonraki veri transferini seçer.

Verinin Korunması ve RAID
Bilgisayardaki en pahalı aygıtı dahi en fazla birkaç yüz dolara değiştirebilirsiniz. Ama kritik bir veri paha biçilemezdir. Dolayısıyla bilgisayardaki en önemli ve değerli şey verilerdir.
Yedekleme elbette bir çözümdür; ancak 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, bu amaçla kullanılan bir sistemdir ve çeşitli uygulamaları vardır.

RAID 0: Disk Stripping
RAID 0, “disk stripping”, yani disk şeritleme yöntemidir ve en az 2 sürücü gerektirir.
RAID 0 her hangi bir güvenlik sunmaz. Yani disklerden birinin çökmesi durumunda veri kaybedilir.
RAID 0’da veri bir kerede birden fazla sabit diske bölünerek yazılır ve bu sayede yazma ve okuma hızı artar.

RAID 1: Disk Mirroring / Duplexing
RAID 1’in “Disk Mirroring” ve “Disk Duplexing” olarak adlandırılan 2 tür uygulaması vardır.
Her iki durumda da en az 2 adet disk gerekir ve çift olmak koşuluyla herhangi bir sayıda sürücüyle de çalışabilir.
RAID 1’de 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.
RAID 1’in dezavantajı ise, yer israfıdır. 100 GB veri saklamak için iki adet 100 GB sabit disk gerekmektedir.

RAID 3 ve 4: Dedicated Disk Stripping
RAID 2, 3 ve 4 aktif olarak kullanılmayan sistemlerdir.
Çoklu denklik sürücüsüyle disk şeritleme yöntemi olan RAID 2, anlamsız bir fikir olarak kalmış ve asla pratik olarak kullanılmamıştır.
RAID 3 ve 4 ise, atanmış denklik ile disk şeritleme yöntemidir. RAID 3 ve 4 arasındaki fark önemsizdir.
RAID 2’nin aksine kısa süreli de olsa kullanım şansı yakalamış olsalar da, RAID 5 kısa sürede bunların yerini almıştır.

RAID 5: Striped Parity Disk Stripping
RAID 5, bölüştürülmüş denklik ile disk şeritleme yöntemidir ve adından da anlaşılacağı üzere veri ve denklik bilgisi sürücülere dağıtılmış durumdadır.
Aynı zamanda sürücü alanını da daha verimli kullanmaktadır.
En yaygın RAID türüdür ve en az 3 adet disk gereklidir.
Sabit disklerinizden birini kaybedilmesi durumunda, sorunlu disk yenisi ile değiştirilip dizinlerin yeniden oluşturulması sağlanır.
Ancak tekrar oluşturma tamamlanana kadar veriler yine risk altındadır.