Bu bölümde günümüzde büyük oranda kullanılan bir disk türü olan mekanik hard disk ve içerisinde barındırdığı teknoloji hakkında konuşacağız. Aslında 50 yıllık bir teknoloji hakkında konuşuyoruz ama hala piyasada ve bizimle. Depolama alanında ana bir disk teknolojisi olarak hala yer almakta. 3,5″ ve 2,5″ ebatlarında bulunmaktadır. 3,5″ genellikle PC’lerde, 2,5″ notebooklarda kullanılmaktadır.
Aranızda çalışan bir harddiskin nasıl olduğunu bilmeyenler ya da görmeyenler varsa aşağıdaki videoyu izlemenizi tavsiye ederim.
https://www.youtube.com/watch?v=3owqvmMf6No
Harddisk aslında bir bilgisayarın içinde görebileceğiniz son mekanik çalışan parçadır. (CD-ROM teknolojisi son buldu neredeyse. 🙂 ) Özellikle yedekleme ve depolama alanında rol oynayan bizim için anahtar ekipmandır.
Hareket eden parçalar diski çalışır hale getirmektedir. Harddisk dönüş hızlarının artış gösterdiğini günümüzde teknolojinin ilerlemesi ile beraber görmekteyiz. Bu konuya birazdan değineceğiz.
Harddisk aynı zamanda bir bilgisayarın en yavaş çalışan parçasıdır. Hızını bir RAM ya da SSD disk ile karşılaştırırsanız bunu kendi gözlerinizle görebilirsiniz.
Piyasada iki çeşit harddisk türü bulunmaktadır. Internal ve External. Internal olan disk türü PC yada notebook gibi ekipmanların içinde bulunan disk türüdür. Bilgisayara iki bağlantı kablosu ile bağlanır ki bunların biri elektrik için diğeri ise data aktarımı için kullanılmaktadır.
Data aktarımı için değişik türlerde bağlantı teknolojileri mevcuttur. (SATA,ATA, vs.) Ayrıca data işlenmesi ve depolanması için çeşitli protokollerde mevcuttur. (NTFS,FAT32,ExFAT, vs.)
Diğer disk türü ise daha çok harici kullanım için kullandığımız, bilgisayar ve notebook kasasının dışında çalışan, USB (Yaygın olan) yada Firewire gibi bağlantı teknolojileri ile bilgisayara dilediğimiz zaman takıp kullanabildiğimiz external disklerdir. Günümüzde popülerliği artmış olup, uygun fiyata yüksek depolama alanına sahip bu disklerden temin edilebilmektedir.
Sıra geldi bir harddiskin içinin nasıl göründüğünü görmeye. İlk gözümüzde çarpacak şey bir harddisk açtığımız zaman platter (plaka) olacaktır. Bu arada eğer bir harddiski açarsanız bir daha kullanamayacağınızı bilmenizi isterim. Çünkü diskler havasız ve temiz ortam dediğimiz çok hijyenik ortamlarda üretilmektedir. Plaka üzerine değecek bir toz parçacığı ve hava teması diskin artık çalışmayacağını garantisidir.
Platter (Plaka) dediğimiz yüzey sert ve çok pürüzsüz bir yüzeyden oluşmaktadır. Data bu pürüzsüz yüzey üzerine yazılmakta ve okunmaktadır. Eğer yüzey pürüzsüz olmazsa noise (gürültü) ya da interference (girişim) olarak adlandırdığımız bir olay meydana gelecektir ve datanın yazılmasında ve okunmasında problem oluşacaktır. (Bu problemde daha sonra disk crash (disk bozulması) denilen olaya sebebiyet verecektir.)
Platter (Plaka) dediğimiz yüzey cam ya da alüminyum karışımdan üretilmektedir. Bu yüzey ise daha sonra magnetik özellik içeren bir kaplama ile kaplanmaktadır.
İşin sırrı manyetik düzeydedir. Bu yüzey üzerinde milyonlarca küçük miktarda mıknatıs mevcut olup datalarımız birler ve sıfırlar olarak (mıknatısların duruş yönüne göre) yazılmakta ve okunmaktadır.
Kullanmakta olduğumuz veri miktarı gün geçtikçe arttığından disk üreticileri de mevcut kapasiteyi arttırmak ve plaka üzerine daha çok veri yazabilmek ve sıkıştırabilmek için yollar aramaktadırlar. Genelde plakaların ön ve arka yüzleri de kullanılmaktadır. Aslında günümüzde pek çok diskte birden fazla üst üste duran platter (plaka) bulunmaktadır. Örnek olarak üç platter (plaka) sahip olan bir diskin altı adet yazma yüzeyi olmaktadır. Bu tür plakaların birleşimine “head disk assembly” denilmektedir.
Harddisklerin boyutu megabyte (MB), a gigabyte (GB=1024 MB) yada terabyte (TB=1024 GB) gibi terimler ile ölçülmektedir. Günümüzde TB bir seçim kriteri olmuştur.
Depolama ölçü birimleri için aşağıdaki linkten faydalanabilirsiniz.
Harddiskin içinde bulunan plakalar çok hızlı bir şekilde aynı anda ve hızda dönmektedir. Diskin içinde bulunan bir motor ve dingil bu dönmek işlemini sağlamaktadır. Disk satın alırken genelde 5200,7200,10000 RPM gibi değerler görürsünüz. RPM (Rotate per minute) bir plakanın bir dakika içerisindeki dönüş hızıdır. Daha yüksek dönüş hızları daha hızlı veri yazma ve okuma hızları demektedir. Ancak bu fiyata etki etmektedir. Günümüzde kurumsal şirketler için 15000 RPM hızında disklerde mevcuttur.
Diskin üzerinde bulunan diğer bir parça ise arm assembly (okuma-yazma kolu) dur. Birden çok plakaya sahip disklerde bu koldan birden fazla bulunmaktadır. Bu ekipmanın ucunda ise okuma-yazma kafası bulunmaktadır. Disk dönerken bu kol plakanın üstünde dikine olarak aşağı yukarı hareket eder. Esas hikaye ucundaki okuma-yazma kafasında olmaktadır.
Okuma yazma kafası plakanın yüzeyinde saç kılından ince bir mesafe olacak bir şekilde havada durur. Yani çok yakın bir mesafede durur. Buna mühendislikte flying height denilmektedir. Eğer kafa plaka yüzeyine değecek olursa diskin bozulmasına sebeb olur. Yazma kafası diskin yüzeyinde belirli bir noktada bu şekilde durarak okuma işlemini gerçekleştirir. Eğer diske yazılması gereken veri varsa o zaman yazma kafası plaka yüzeyinde durması gereken yere hızlı ve tutarlı bir şekilde gelip belirli bir manyetik etki yaratarak yüzeydeki mıknatısların yönünü değiştirir. Birleri sıfır, sıfırları bir yapar kısacası. Bilgisayarlar sıfır ve birden başka bilgi bilmediği için tüm bilgimiz disklerde de bu şekilde durmaktadır.
Disk yüzeyinde yazılmış bilgilerin yerini bulmak için internal addressing (dahili adresleme) sistemi bulunmaktadır. Diske yazılan veririnin yerini bulmak için üç şeyi bilmek lazım. Cylinder-Head-Sector. Cylinder plakanın yüzeyinde oluşmuş dairesel bir halkadan ibarettir. Head hangi plakanın hangi yüzeyine yazıldığını bildirir. Sector ise cylinder dediğimiz dairesel halkanın dilimlere bölünmüş halidir. Bir pastayı dilim dilim ve dairesel olacak şekilde kestiğinizi hayal edin. En küçük oluşan dilime sector denir. Boyutu 512 byte tır.
Eğer bir diskin bir plaka yüzeyinde 800 adet cylinder, her bir cylinder üzerinden 32 dilim sector ve bu plaka gibi dört tane daha plakamız olsa bu sekiz plaka yüzeyi eder. O zaman toplamda 8*32*800= 104,857,600 bytes diskin depolama alanını verecektir.
Fiziksel olarak oluşan bu dahili adresleme sistemini işletim sistemine anlatacak mantıksal bir sisteme ihtiyacımız vardır. Buna da Logical block addressing denilmektedir. Diski kullanmaya başlamadan önce çeşitli dosya sistemi formatlarından birini kullanarak diski formatlarız. Linux’te ext, Windows’ta NTFS yada FAT sistemi, Mac işletim sisteminde ise resmi olarak HFS denilen bir dosya sistemi kullanılmaktadır. Bunu Amerika’da sokak ve cadderin tarifi için farklı bir adresleme sistemi olması, Almanya’da farklı olması, Türkiye’de farklı olması gibi düşünebilirsiniz. Eğer adresi okumayı bilirseniz sonuçta gideceğiniz yere varmış olursunuz.
Son olarak buraya kadar anlattığımız işlemlerin disk içinde olabilmesi için diskin içinde mini bir bilgisayara ihtiyacımız vardır. Kendi işlemcisi ve ram’i olan. Bu mini bilgisayar ise kendine ait bir basılmış devre sistemi vardır. Kendine ait bir firmware mevcuttur. Diske gelen elektriği, motorun dönüş hızını, yazma kafasını vs. işleri kontrol edip düzenler. Ayrıca diskin içinde yazılan verilerin nerede olduğuna dair olan bilgileri (internal addressing) tutar ve bunu ayrıca işletim sistemine anlatır. (Logical Block Addressing) LBA birazda diskin içinde oluşan bu fiziksel olan adresleme sistemini bizim için gizler ve daha kolay anlaşılmasını ve yönetilebilmesini sağlar.
Windows işletim sisteminde kullandığınız bir diskin durumunu ve sağlık bilgisini basitçe Başlat->Çalıştır->CMD yazıp arama satırına ” chkdsk c: ” yazarak öğrenebilirsiniz. İşletim sistemi çalışırken bu işlemi yapabilirsiniz ve bilgisayarı yeniden başlatmanıza gerek yoktur. Read-only bir işlem olup diskin sağlık durumu hakkında size hızlı bir bilgi verir. “0 KB in bad sectors” diskte hatalı veya bozuk bir sektör olmadığını gösterir. “Total disk spaces” diskin boyutunu, “files” diskteki dosya sayısını gösterir.
Bir sonraki serimizde görüşmek üzere…
