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. 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. IDE denetleyicisinin üç temel sorunu vardı. 528 MB'’lık
depolama üst sınırı vardı. Yani 528 MB’ın üstündeki diskler IDElerle
kullanılamazlar. En çok iki disk desteği vardı. Yalnızca iki disk
kullanılabilmekte idi. Ve CD-ROM gibi çevre birimlerine destek
vermemekte idi. EIDE ile birlikte her bir disk için 8.4 GB’lık disk
desteği vardır. Günümüzde bu sınır daha da üste çekilmiştir. 128 GB’a
kadar diskler desteklenebilir. 4 tane IDE diski ve CD-ROM
kullanılabilir. Bunun için de IDE1 ve IDE2 olarak iki tane arabirim
konnektörü kullanılır. Birincil olana Primary ikincil olana da
Secondary ismi verilir. Bir konnektörde iki tane disk ve benzeri aygıt
kullanılabilir. Bunlar birbirinden Master ve slave olarak biribirinden
ayrılır. Böylece bilgisayara takılan disk ve benzeri birimler Primary
master, Primary Slave, Secondary Master ve Secondary Slave olarak
isimlendirilir. Hiyerarşik düzünde aynen bu şekildedir. EIDE’lerle
birlikte Ultra DMA kavramı ile karşılaşmaktayız. Ultra DMA bilgisayarın
veriyi sabit diskten bilgisayarın veri yolları ile anabelleğe
göndermede kullanılan bir protokoldür. ULTRA DMA/33 protokolü verileri
çoğuşma modunda ve 33.3 MBps (Megabayt/saniye ) hızında transfer eder.
Bu bir önceki DMA arabiriminin iki katı kadar daha hızlıdır.Ultra DMA
Sabit disk üreticisi olan QUANTUM ve chipset üreticisi olan INTEL
tarafından geliştirildi. Bilgisayarınızın Ultra DMA’yı desteklemesi
demek bilgisayarınızın daha hızlı açılması, yeni uygulamaları daha
hızlı çalıştırması anlamına gelir. Ultra DMA 40 pinlik bir IDE
arabirimi kablosu kullanır. Ultra DMA/33’den sonra Ultra DMA/66 çıktı.
Ultra DMA/66 verilerin 66 MBps hızında iletilmesini sağlar. Bu bir
önceki Ultra DMA moduna göre iki kat hızlıdır. Ultra DMA/66 80 pinlik
IDE kablosu kullanılır. Ultra DMA’nın çoğuşma modunu desteklediği
söylenmişti. Çoğuşma modu verilerin normalinden daha hızlı gönderildiği
bir veri gönderme kipidir. Çoğuşma kipini gerçekleştiren birçok teknik
bulunmaktadır. Veri yolunda, Örneğin çoğuşma modu, bir aygıtın yolun
kontrolünü ele almasını ve diğer aygıtların bunu kesmemesini sağla*ne
dersen kendine* gerçekleştirilir. RAM’de ise Çoğuşma modu bir sonraki
hafıza birimi kendisine ihtiyaç duyulmadan getirilerek yapılır. Bu disk
cachlerinde kullanılan tekniğin aynısıdır. Böylece veriler daha hızlı
iletilirler.
Bütün çoğuşma modlarının sahip olduğu bir
karakteristik geçici ve güçlendirilemeyen olmasıdır. Sınırlı zaman
dilimlerinde ve özel şartlarda normalden daha hızlı veri transferi
sağlarlar.
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 aşağıdadır.
¨ 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.
SCSI
aygıtların dürümlerine göre 15 aygıta kadar sisteme bağlayabilir.
SCSI’ler IDE arabirimlerinden farklı olarak rasgele erişim yöntemini
kullanırlar. IDE’ler ise sıralı erişim yöntemini kullanırlar. SCSI
arabirimleri IDE’lerden daha hızlıdırlar. Ancak daha da pahalıdırlar.
Dünya piyasının yaklaşık %10’unda varlar. IDE’ler ise ucuz olmaları ve
artık anakart üzerinde tümleşik olarak gelmeleri sebebi ile daha fazla
tercih edilmiştir. Bir sabit diskin kapasitesi şu şekilde hesaplanır.
Silindir sayısı*Sektör Sayısı*kafa sayısı*512’dir
1024
silindir, 256 kafa ve 63 sektör parametrelerine sahip bir sabit diskin
kapasitesi: 1024*256*63*512=845571864 Byte’dır. Bu da yaklaşık 8.4
Gigabyte’dır. Sabit diskler ile gelen önemli bir kavram da partisyon
kavramıdır. Partisyon kabaca diskin üzerinde oluşturulmuş bölümlerdir.
Bir diskte sadece bir partisyon olabileceği gibi birden fazla da
partisyon olabilir. Bir partisyon hangi amaç ile oluşturulmuş olursa
olsun o partisyona ulaşım yapacak işletim sistemine uygun bir dosya
sistemi ile biçimlendirilmelidir. Bu genellikle işletim sisteminin
sorunudur ve işletim sistemi birden fazla dosya sistemini
destekleyebilir. Partisyonların isimlendirilmesine gelince ilk olarak
primary master konumundaki partisyon c’den itibaren isim almaya başlar.
Sonra master diskinizde birden fazla partisyon var ise onlar
isimlendirilmeye başlar. Örneğin Primary master’daki disk ikiye
bölünmüş ise birincisi C: ikincisi ise D: ismini alır. Buradaki
bölümleme işlemi mantıksaldır. Eğer, ikinci bir sabit disk var ise bu
disk fiziksel olduğu için D: harfini alır. Mantıksal olarak bölümlenmiş
diskin ikinci bölümü ise E: harfini alır. Dosya sistemlerinde yaygın
olanlarından biraz bahsedelim
¨ 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. (aslında cluster sayısı 65536
olmalıdır. Ama bazıları özel amaçlar için tutulur. ) bu da bizi
FAT16’da kullanılan bir partisyonun 2 GB’dan daha büyük olmayacağı
sonucuna götürür. Üçüncüsü FAT16 elindeki boş sabit diski ya da
partisyon alanının bir şekilde elindeki clusterlara dağıtmak
zorundadır. Bu nedenle sabit diskin boyutu büyümeye başladıkça
cluster’ın boyutu da büyür. Örneğin 1 MB’lık bir dosya birçok cluster
üzerine sıralanıp yerleşirken 10KB uzunluğundaki tek bir dosya bir
cluster’ı kaplar. Bu durumda özellikle disk boyutu 1-2GB arasında
iseFAT16 cluster boyutu 32 KB olacaktır ve cluster üzerinde 10KB’lık
dosyadan arta kalan 22 KB’lık boşluk değerlendirilemeyerek boşa
gidecektir. Özellikle çok miktarda ufak dosya barındıran sabit
disklerde bu durum bolca olur.
¨ 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.
FAT16 ve FAT32 cluster boyutları
Sürücü ya da Partisyon Boyutu
FAT16 cluster Boyutu
FAT32 cluster boyutu
256 MB - 511 MB
8 KB
Desteklenmiyor
512 MB – 1023 MB
16 KB
4 KB
1024 MB – 2 GB
32 KB
4 KB
2 GB – 8 GB
Desteklenmiyor
4 KB
8 GB – 16 GB
Desteklenmiyor
8 KB
16 GB – 32 GB
Desteklenmiyor
16 KB
à 32 GB
Desteklenmiyor
32 KB
