Hard Disk Nedir ? Nasýl Çalýþýr ?



Hard Disk (HDD) Nedir ?

Verilerimizi kalýcý olarak saklamak için kullanýlan bir saklama birimidir. Sabit disk döner bir mil üzerine sýralanmýþ, metal veya plastikten yapýlma ve üzeri manyetik bir tabaka ile kaplý plakalar ve bu plakalarýn alt ve üst kýsýmlarýnda yerleþen okuma/yazma kafalarýndan oluþur. Veriler sabit diskteki bu manyetik tabakalar üzerine kaydedilir. Verilerin kaydedilmesinde mýknatýslanma mantýðý kullanýlýr. Mýknatýsýn iki kutbu dijital olarak 1 ve 0 ‘ý temsil eder. Verilerimiz böylece küçük mýknatýslar halinde bu manyetik ortamlara yazýlýrlar. Bu manyetik tabakalarýn üstü dairesel çizgilerle örülüdür. Bunlara iz (track) denir.
Sabit disk’te birden fazla plakalar üst üste dizilmiþtir. Bu plakalarýn hem alt hem de üst tarafýna bilgi yazýlabilir. Herbir plaka üzerinde altlý-üstlü yerleþen ve herbirinin ortadaki mile uzaklýðý ayný olan izlerin oluþturduðu gruba silindir ismi verilir. Sabit disk üzerinde herbir yüz bir kafa tarafýndan okunmaktadýr. Bu nedenle kafa ve yüz ayný terime karþýlýk gelir. Ýz yapýsýný pasta dilimi þeklinde bölünmesiyle oluþan ve sabit disk üzerinde adreslenebilir en küçük alana denk gelen parçaya ise sektör (Sector) adý verilir ve bir sektörün barýndýrabileceði veri miktarý 512 byte uzunluðundadýr. Bu sektör, kafa ve izler sabit diskte verinin adreslenmesi için kullanýlýrlar.
Hard disk Alýrken nelere dikkat edilmeli?

1-Depolama Kapasitesi
2-Dönüþ Hýzý
3-Ýz baþýna sektör sayýsý
4-Eriþim süresi
5-Dahili veri transferi
6-Kullanýlan arabirim(ATA ,SATA ,..)

Hard disk Kullanýmýnda dikkat edilecek hususlar?

1-Kasanýn en alt kýsmýna montaj edilmeli.
2-Baðlantý uçlarý (Power ile IDE) kýrmýzý renkli uçlarý birbirine dönük olmalýdýr.
3-Harddisk sanal olarak en az ikiye bölünmelidir.
4-Darbelerden kaçýnýlmalýdýr.
5-Çalýþýrken kesinlikle hareket ettirilmemelidir.
6-Kapaklarýnýn vidalarý gevþetilmemelidir.
7-Jampýr ayarlarýnýn uygunluðu kontrol edilmelidir.

Hard Disk (HDD) Nasýl Çalýþýr ?





Bütün hard diskler temelde ayný yapýdadýr. Bir hard disk en basit haliyle þu parçalardan oluþur: Bilgilerin manyetik olarak depolandýðý bir veya daha fazla sayýda plaka (platter), okuma yazma kafalarý, plakalarla okuma yazma kafalarýnýn hareketini saðlayan motorlar ve diskin kontrolünden sorumlu devreleri üzerinde barýndýran kontrol kartý.
Günümüzde bir masaüstü bilgisayar çoðunlukla 60GB ile 300GB arasýnda veri depolama kapasitesine sahiptir. Diske yüklenen dosyalar, plaka üzerinde byte denilen en küçük veri paketçikleri þeklinde saklanýr. Aslýnda 1 byte 8 bitten oluþur, bunu düþündüðümüzde en küçük birim bit denilebilir fakat 1 bitin depolama olarak bir anlamý yoktur. Çünkü diske yazýlan her veri byte olarak paketlenir. Örneðin bir programýn açýlmasý için çaðrýlan dosyalar byte’lar halinde iþlemciye gönderilir.

Þimdi bu parçalarý ve bir hard diskin nasýl çalýþtýðýný inceleyelim...

Plakalar
Bilgileri saklamak için kullanýlan plakalar alümünyum, cam gibi manyetik duyarlýlýðý olmayan maddelerden yapýlýr. Plakalarda daha uygun ýsý direnci özellikleri ve daha ince yapýda kullanýlabildiði için temel madde olarak modern disklerde alüminyum yerine cam kullanýlýr ve cama kýrýlmasýný engelleyecek kadar da seramik karýþtýrýlýr. Daha sonra bu plakalarýn yüzeyleri manyetik duyarlýlýðý olan bir filmle kaplanýr.


Bir hard diskte birden fazla plaka bulunabilir.

Eskiden plakalarýn yüzeylerine temel maddesi demir oksit olan bir sývý daðýtýlarak sürülürdü fakat hard disklerin kapasitelerinin artmasýyla bu teknolojinin sýnýrlarýna ulaþýlmasý çok sürmedi. Ayrýca okuma/yazma kafasýnýn plakaya çarpmasý durumunda da bu yöntemle üretilen plakalar kurtulamýyordu ve diski deðiþtirmekten baþka çare yoktu. Günümüzdeyse electroplating denen bir yöntemle plakalarýn yüzeyi kobalttan oluþan bir filmle kaplanýr. Son olarak da bu filmin üzerine kafa çarpmalarýna karþý bir miktar koruma saðlayan bir tabaka daha çekilir.
Bilgiler plakalarda sektörler (sector) ve izler (track) halinde saklanýr. Her sektör 256, 512 gibi belirli bir sayýda byte içerir ve plaka boyunca yanyana duran bütün sektörlerin oluþturduðu yapýlara da iz denir. Diskin kendisi veya iþletim sistemi sektörleri gruplayarak onlarý cluster denen yapýlar halinde topluca iþler. Low level formatting denen iþlemle plakalar üzerinde sektörler ve izler oluþturulur, bunlarýn baþlangýç ve bitiþ noktalarý plakalar üzerinde belirlenir. Daha sonra da high level formatting yapýlarak dosya depolama yapýlarý oluþturulur ve dosyalarýn palakarda oluþturulan sektörlere ve izlere hangi düzende yazýlacaðý belirlenir. Low ve high level formatting iþlemleri sonrasýnda plakalar okuma/yazmaya hazýr hale gelir. Aþaðýdaki þekilde mavi renkle bir sektör, sarýyla da bir iz gösteriliyor.

Plakar üzerinde veri depolanan noktalar moleküler boyutta olduklarýndan hard diskin içindeki bir toz tanesi bile plakalarý çizerek onlara zarar verebilir. Bunun için hard diskler tozsuz ortamda üretilir ve üretildikten sonra kapatýlýr. Ýç basýnçla dýþ basýncýn dengelenmesi için de çok iyi filtrelenmiþ bir havalandýrma deliði bulunur.

Plakalar ortalarýndan geçen bir mil üzerine belirli aralýklarla yerleþtirilirler ve bu mil etrafýnda bir motor tarafýndan belirli bir hýzda sürekli döndürülürler. Böylece plakanýn üzerinde duran okuma/yazma kafasý plakanýn yaptýðý bu dönme hareketi sayesinde bir iz boyunca iþlem yapabilir.
Okuma/Yazma Kafalarý

Bir okuma/yazma kafasýnýn görevi adýndan da anlaþýldýðý gibi plaka üzerinde okuma/yazma iþlemlerini yapmaktýr.


Aslýnda bir okuma/yazma kafasý yaklaþýk 1 mm2 çapýndaki minyatür bir elektromýknatýstan baþka bir þey deðildir. Aþaðýdaki resimde en basit haliyle bir okuma/yazma kafasýný görebilirsiniz. Kafalar okuma yazma iþlemi sýrasýnda plakayla temas etmezler, dönen plakalarýn yarattýðý hava akýmý kafalarý plakalarýn sürekli bir miktar yukarýsýnda tutar. Eski disklerde plakayla kafa arasýnda 0,2 mm civarýnda bir boþluk varken modern disklerde bu boþluk 0,07 mm civarýndadýr. Disk çalýþmadýðý zaman da kafalar plakalar üzerinde Landing Zone denilen bölgelerde sabit olarak dururlar. Bu bölge bilgi depolamak için kullanýlmaz. Güçte ani bir kesilme veya dengesizlik sonucu kafa disk yüzeyine çarpar ve Head Crash dediðimiz kafa çarpma olayý olur. Kafa landing zone yerine bir sektörün üzerine düþerse o sektör hasar görerek kullanýlamaz hale gelir ve kullanýlamayan bu bozuk sektöre Bad Sector denir. Diski tekrar sorunsuz kullanabilmek için Scandisk gibi bir araç kullanarak diskteki bad sectorler kullanýlmamalarý için iþaretlenmelidir. Baþka bir yöntemse diske low level format atarak sektörleri tekrar oluþturmaktýr, bu esnada sektörler plakadaki bozuk kýsýmlar atlanarak saðlam bölgelerde tekrar oluþturulur.
Okuma/yazma iþlemi aslýnda çok karmaþýktýr; bunu sizlere en basit haliyle anlatmaya çalýþacaðým: Bir plakaya bilgi yazmak için kafadan plakaya akým dalgalarý gönderilir ve bu akýmla yüzeydeki hedef nokta polarlanýr. O nokta manyetik polarizasyonuna göre 0 veya 1 deðerini alýr ki ikili sistemle çalýþan bilgisayarlarýmýz için anlamý olan tek deðerler bunlardýr. Okuma sýrasýndaysa okunacak noktanýn kafadaki boþlukta yarattýðý manyetik alanýn yönüne göre o noktanýn deðerine (0 veya 1) ulaþýlýr.

Aslýnda bir kafada okuma ve yazma için ayrý kýsýmlar bulunur ve yukarýdaki þekilde olduðundan çok daha karmaþýktýr.
Kafalarýn disk yüzeyinde içeriye ve dýþarýya doðru hareketini saðlayan ayrý bir motor vardýr ve kafalar bu motora baðlý kollarýn ucunda dururlar. Kafayý tutan kolla kafadan oluþan yapýya Head Gimbal Assembly (HGA) denir. Bu motor sayesinde kafa, plaka üzerindeki farklý izler üzerinde iþlem yapabilir. Modern disklerde voice coil adý verilen motor teknolojisi kulanýlýr. Çalýþma prensibi hoparlörle aynýdýr.

Sarýmlardan akým geçtiðinde HGA denen yapý hareket eder ve sarýmlardan geçen bu akýmýn yönüne göre kafa plaka yüzeyinde içe ve dýþa doðru hareketler yapar. Bu sayede bir okuma/yazma kafasý palaka üzerindeki farklý izlere gidip gelebilir.
Kontrol Kartý

Son olarak inceleyeceðimiz kýsým ise kontrol kartý. Bir kontrol kartýnýn diski “kontrol” ettiðini söyleyebiliriz. Plakalardaki sektölerin, izlerin, hatalý sektörlerin ve landing zone denen bölgenin fiziksel yerleri kontrol kartýna kaydedilir ve kontrol kartý da kafalarý bu bölgelere yönlendirir. Hard diskler bilgisayarlarýmýzla veriyollarýný kullanarak haberleþirler ve veriyoluyla hard disk arasýndaki baðlantýyý kurmak da kontrol kartýnýn en önemli görevlerindendir.

Diskin tamponlama için kullandýðý bellek ve veriyoluyla haberleþmesini saðlayan kontrol yongalarý bu kartýn üzerindedir. Hard disk arýzalarý kontrol kartý yüzünden de meydana gelebilir, bu durumda diskinizin kontrol kartýný ayný model bir kontrol kartýyla deðiþtirerek diskinizi tekrar kullanýlabilir hale geitrebilirsiniz. Kontrol kartý hard diskin alt kýsmýna vidalanýr ve sadece tek bir baðantýyla diske baðlanýr, bu yüzden kontrol kartýný deðiþtirmek çok kolay bir iþtir.
Bir Hard Diskin Kapasitesini ve Performansýný Belirleyen Özellikler



Bir hard diskin nasýl çalýþtýðýný öðrendikten sonra bir hard disk hakkýnda yorum yapabilmek için bilmemiz gerekenlere kýsaca bir göz atalým.
Hard disklerde kapasiteyi plakalardaki veri yoðunluðu ve plaka sayýsý belirler. Modern disklerde çift yüzlü ve 80 GB`a kadar veri depolayan plakalar kullanýlýr. Bir hard diskin performansý hakkýnda yorum yaparken kullandýðýmýz en önemli kavramlar plakalarýn dönüþ hýzý, eriþim süresi ve veri aktarým hýzýdýr.
- Dönüþ Hýzý: Plakarýn dönüþ hýzýdýr. Plakalar masaüstü sistemlerimizde kullandýðýmýz IDE disklerde genelde 5400 veya 7200 RPM (Rotates Per Second, dakikadaji dönüþ hýzý) hýzýnda dönerken SCSI disklerde bu hýz 15000 RPM`ye kadar çýkabilir.
- Eriþim Süresi: Okuma/yazma kafasýnýn disk üzerindeki bir noktaya ulaþmasý için geçen süre. Ortalama eriþim süresi modern IDE disklerde 10 ms`nin altýndayken SCSI disklerde daha da düþüktür.
- Veri Aktarým Hýzý: Hard diskin saniyede aktarabildiði veri miktarýdýr. Kullanýlan arabirime ve diskin özelliklerine göre deðiþir.


Arabirimler
Günümüzde hard diskler için en çok kullanýlan arabirimler masaüstü sistemlerimizde görmeye alýþýtýðýmýz IDE ve sunucularla iþ istasyonlarý pazarýna hakim olan SCSI`dir.
IDE bir donaným standardý deðil, iþlemciyle hard disk arasýndaki veri akýþýnýn kontrolüyle ilgili bir standarttýr. IBM`in Advanced Technology (AT) arabiriminden geliþtirilen Paralel ATA (AT Attachment) arayüzüyle arabirim için bir komut seti tanýmlanarak hard disk ve bilgisayar arasýndaki haberleþme için evrensel bir standart oluþturuldu. IDE arabirimin yaratýlýþ amacý uygun fiyat ve uyumluluktur, bu yüzden de masaüstü sistemlerde kýsa zamanda en yaygýn arabirim haline geldi. Paralel ATA arayüzü sürekli geliþerek günümüzde Ultra ATA/133`le 133 MB/s hýzýna ulaþtý ve bundan sonra da yerini ****** ATA`ya býrakmasý bekleniyor.
****** ATA`da veri iletimi paralel deðil seri olarak yapýlýyor, Paralel ATA`ya göre avantajlarýný kýsaca aþaðýdaki gibi sýralayabiliriz:

Daha az pin ve daha düþük voltaj.
Daha ince baðlantý kablosu (Belki de biz son kullanýcýlarýn ilgisini en çok çeken özellik, bu sayede kasa içi hava akýmýný düzenlemek çok daha kolay olacak).
Daha geliþmiþ hata bulma ve düzeltme olanaklarý.




SCSI arabirimiyse günümüzde profesyonel uygulamar için sunucularda ve iþ istasyonlarýnda kullanýlýr. SCSI arabirminin maliyeti IDE`ye göre oldukça yüksektir. SCSI arabiriminin IDE arabirimine göre en büyük avantajý asenkron çalýþmasýdýr, yani IDE aygýtlarda olduðu gibi ayný kontrolcüye baðlý SCSI aygýtlar birbirlerinin performansýndan ve veri aktarýmýndan çalmazlar. Ayrýca SCSI arabirimi için kullanýlan “SCSI Host Adapter” kartlar üzerlerinde veri aktarýmýný düzenlemek için ayrý bir iþlemci ve çoðu zaman da tampon olarak kullanmak için ek bir bellek bulundururlar ve bu yüzden SCSI aygýtlar sisteme IDE aygýtlara göre çok daha az yük bindirirler. Paralel ATA ile kanal baþýna sadece iki aygýt kullanýlabilirken SCSI arabirimiyle her kanala 15 taneye kadar cihaz baðlanabilir. Bu sayý stanadart masaüstü sistemlerin ihtiyaçlarýnýn çok üstünde olsa da özellikle sunucularýn ihtiyaçlarýný düþünürsek onlar için bir gerekliliktir.


IDE arabirimini kullanan disklerin aksine, SCSI diskler uzun yýllar boyunca sorunsuz çalýþmak için üretilirler ve çalýþma ömürleri IDE disklerden çok daha uzundur, sunucular için bu da bir gerekliliktir. Ayrýca sisteme bindirdiði yükün fazla olmamasý ve eriþim süresinin de daha az olmasýndan dolayý özellikle video montajý gibi sisteme çok aðýr yük bindiren ve verilerin sabit bir hýzda kesintiye uðramadan su gibi akmasý gereken uygulamalarda SCSI diskler IDE disklerden çok daha üstündür. SCSI disklerin bir avantajý da yapýlarý gereði çoklu eriþim için uygun olmalarýdýr. Bir IDE diskte bir dosyaya ayný anda iki kaynak ulaþmak isterse performans &