- Sabit Diskin Görevi
Şekil 1.1’de örnek bir sabit diskin üstten görünüşü ve iç mekanizma verilmiştir. Sabit disk adından anlaşılacağı üzere verilerin sürekli olarak saklanması istenen durumlarda kullanılır.
NOT: Bilgisayarın çevre birimleriyle uyumlu bir şekilde çalışması için gerekli işletim sistemi sabit disk üzerine kurulur. Ayrıca sürekli çalışması gereken yazılımlar da sabit disk üzerinde tutulur.
Sabit disk sürücüleri dizüstü bilgisayarlarda, masaüstü bilgisayarlarda, süper bilgisayarlarda, sunucularda ve hatta düşen fiyat/kapasite oranları nedeniyle kaset sürücülerin yerine el kameralarında bile kullanılmaktadır.
- Sabit Disk Nedir?
Sabit diskler dönen disklerden oluşan cihazlardır. Bu disklerin yüzeyi manyetik özelliğe sahiptir. Bilgisayar verisi olan 1 ve 0’lar manyetik olarak bu diskler üzerinde oluşturulur. Sabit diskten ayrıntılı bir şekilde bahsetmeden önce manyetizmadan ve verilerin manyetik olarak oluşturulmasından kısaca bahsetmek yerinde olacaktır.
- Sabit Diskin Yapısı ve Çalışması
Sabit disk sürücüleri, bir diğer adıyla harddisk sürücüleri (HDD), dönen disklerden oluşan cihazlardır. Her bir diskin yüzeyi, manyetik alan etkisine sahip manyetik bir bantla kaplanmıştır. Disk plakaları, manyetik özelliğe sahip olmayan alüminyum ya da cam gibi malzemelerden yapılmaktadır. Disklerin yüzeyine çok yakın olarak konumlanmış yazma/okuma kafaları vardır (şekil 1.11). Her bir kafanın üzerinde magnetorezistif (MR) bir algılayıcı bulunur.
Yazma/okuma kafası diskin yüzeyinden geçtikçe MR algılayıcısında direnç değişimi meydana gelir. Analog direnç değişimi yorumlanarak sayısal verilere çevrilir.
Harddisklerde sabit hızda dönen disklerin bağlı olduğu bir iğne bulunur. Disklerin arasında ve yüzeyinde hareket eden ortak bir kola bağlı bulunan yazma/okuma kafaları vardır. Ayrıca taşıyıcı kol, kafaların yay şeklinde hareket etmesini sağlayarak dönen disklerinin tüm yüzeylerinin okunması gerçekleştirilir. Böylece her bir kafa karşılık geldiği diskin neredeyse tüm yüzeyini tarayabilir (şekil 1.13).
Diskleri döndüren iğnenin hareketleri, yazma/okuma kafalarını hareket ettiren taşıyıcı kolun hareketleri ve yazma-okuma işlemi elektronik kontrol kartıyla denetlenir.
Bir sabit diskin taşıyabileceği veri kapasitesini artırmak için disk sayısı artırılabilir. Her bir disk başına iki yazma/okuma kafası karşılık gelir. Böylece diskler çift taraflı olarak kullanılmış olur.
Kafaları taşıyan hareketli kol, son derece hızlı hareket eder (kenardan merkeze ve tekrar başlangıç noktasına gelme hareketini saniyede 50 defa gerçekleştirebilir). Bu işlem yüksek hızlı doğrusal bir motorla gerçekleştirilir. Aynı şekilde sabit disk plakaları da çok hızlı hareket etmektedir.
Sabit diskler kapasiteleri ve devir sayılarıyla anılır. Sabit disklerin kapasiteleri en küçük anlamlı bilgi kümesi olan Byte’ın üst katlarıyla belirtilmektedir. Devir sayısı RPM (Rotation Per Minute – dakika başına dönüş sayısı) olarak birimlendirilir ve sabit disk plakalarının dakikadaki dönüş sayısını belirtir. 90’lı yıllardan günümüze 3600rpm, 5400rpm, 7200rpm ve 10000rpm disk dönüş hızlarına sahip sabit disk sürücüleri üretilmiştir. Yüksek rpm değerine sahip diskler daha fazla ısınacağından içine monte edilecek kasada hava sirkülasyonunun çok iyi sağlanması gerekir.
NOT: Bilgisayar terminolojisinde veri kapasitesini belirten byte birimi 1024’ün katlarıyla (ikilik sayı sistemine göre 210=1024) anılır. Katlar K (Kilo), M (Mega), G (Giga), T (Tera)… şeklinde ilerlemektedir. Ancak sabit disk üreticileri 1024 kat kuralına uymamaktadır. Örneğin piyasada 80GB diye bilinen bir harddisk sürücüsünün kapasitesi 1000’nin katlarına göre düzenlendiğinden gerçek kapasite ikilik sayı sisteminin katı olan 1024’e göre hesaplandığında 74,5GB olarak karşımıza çıkar.
Byte dönüşüm işlemi:
1KByte = 1024Byte,
1MByte = 1024KByte = 1048576Byte,
1GByte = 1024MByte = 1048576KByte = 1073741824Byte
Disk plakaları son derece hassastırlar. Disk plakaları üzerinde toz, tüy, nemlenme ve buhar gibi kirlenmeye neden olan unsurların kesinlikle olmaması gerekir. Yazma/okuma kafası ve disk yüzeyi arasında gözle fark edilemeyecek kadar küçük bir boşluk bulunmaktadır. Dolayısıyla bu boşluğun arasına hiçbir yabancı nesnenin girmemesi gerekir. Aksi durumda o bölgedeki bilgi ve onunla ilişkili daha büyük bir bilgi kümesi okunamayabilir. Yazma/okuma kafasının herhangi bir nedenden dolayı (sallantı, düşme vb.) disk yüzeyine değmesi sonucunda ilgili bölge hasar görebilir. Bu durumda BAD SECTOR diye adlandırılan ölü bölgeler oluşur.
UYARI: Ölü bölgeler, fiziksel kusurlardan kaynaklandığında o bölgelerin kurtarılması söz konusu değildir. Disk plakalarında Bad Sector sayısının artması sabit diske işletim sistemi kurulmasını engelleyebilir ya da sabit diskin çalışmasını yavaşlatabilir.
Bir sabit disk kullanılmaya başlanmadan önce formatlanması gerekir (biçimlendirilir). Bir sabit diskin formatlanması demek, üzerine yazılacak bilgilerin nereye ve hangi standartlara göre yazılacağının belirtilmesi demektir. Formatlama işlemi yapılmamış bir sabit diskin üzerine anlamlı bilgi kümeleri yazmak söz konusu değildir.
Sabit disk üzerinde bilgiler iz (track) ve kesim (sector) diye adlandırılan alanlarda tutulur. Şekil 1.14’te izler sarı renkte ve sektörler mavi renkte gösterilmiştir. Her bir sektör sabit sayıda byte tutar (Ör: 256 byte ya da 512 byte). İşletim sistemi düzeyinde ya da disk sürücüsünün kendisinde sektörler küme (cluster) diye adlandırılan gruplar içine alınır.
Sektör ve izler düşük seviyeli formatlama (low-level formatting) işlemiyle plakalar üzerinde oluşturulur. Her bir sektörün başlangıç ve bitiş noktaları plakalar üzerine yazılır. Düşük seviye formatlama işlemiyle sabit disk byte bloklarını tutacak duruma hazırlanır. Bu işlemden sonra yüksek seviyeli formatlama (high-level formatting) işlemi gerçekleştirilir. Yüksek seviyeli formatlama işlemiyle sektörlere FAT (File Allocation Table – Dosya Ayırma Tablosu) gibi dosya depolama yapıları yazılır. Böylece sabit disk, üzerine dosya yazılabilecek duruma hazırlanmış olur.
- Sabit Disk Çeşitleri
Sabit disklerin üretiminde çok sayıda farklı ara birim kullanılır ve bu ara birim üzerinden veri iletimi gerçekleştirilir. Sabit diskler kendilerine erişim sağlanılan teknolojiyle anılırlar. Bu teknolojiler günümüz itibariyle şu şekildedir: ATA (IDE-EIDE), Serial ATA, SCSI, SAS, FireWire, USB ve Fiber Channel.
Bu modülde ATA, Serial ATA ve SCSI veri yolu birimleri anlatılacaktır.
- Sabit Disk Nedir?
- Disket Sürücüsünün Görevi
PC’ler için hard disk sürücüler geliştirilmediği dönemlerde floppy sürücüler işletim sistemini taşımak amacıyla kullanılmaktaydı. Sabit disklerin kişisel bilgisayarlarda yaygınlaşmasıyla birlikte disket sürücüler uygulama yazılımlarının ve diğer tür verilerin taşınması ya da yedeklenmesi amacıyla kullanılmaya başlandı.- Disket Sürücü Nedir?
Disket sürücüler, ses kaset teybine benzer olarak metal kaplı dairesel küçük bir plastiğe bilgi yazan ve o parçadan bilgi okuyan kayıt cihazlardır. Bir floppy disk çeşidi olmasına karşın piyasada disket sürücüler için yaygın olarak FDD (Floppy Disk Driver) adı kullanılmaktadır.
Tarihin ilk floppy disk sürücüsü (FDD) 1967 yılında IBM firması tarafından geliştirilmişti. Bu ilk geliştirilen modelde 8” diskler (sonradan anılan adıyla ‘disket’) kullanılmaktaydı. Ardından 5,25” disket sürücüsü geliştirildi ve 1981 yılında IBM firmasının ilk kişisel bilgisayarında (PC) kullanıldı.
Yıllar içinde sürekli değişen disketlerin kapasiteleri 3,5” HD (High Density – Yüksek Yoğunluk) versiyonlarıyla 1,44MB değerine ulaşmıştır. 1990’lı yılların ortalarına kadar oldukça popüler olan disket sürücüler, yeni taşınabilir kayıt ortamlarının gelişimiyle (CDRW, USB-hafıza vb.) kullanımları azalmış ve ilk kez 1998 senesinde Macintosh firmasının iMac modellerinde kullanımdan kaldırılmıştır.
Ancak pek çok PC üreticisinin eskiye uyumluluk endişeleri dolayısıyla (BIOS ayarlarıyla eski disket sürücüleri kullanmak mümkündür) ve disket sürücülerin hâlâ özel kullanım alanlarının bulunması nedeniyle PC bilgisayarlarda kullanılmaya devam etmektedir.
Floppy disketler, veri taşınmasında az kullanılmakla birlikte aşağıdaki uygulamalarda hâlâ kullanılmaktadır:
- Sistem arızası durumunda yazılım geri yüklemesi yapmak amacıyla
- Kişisel bilgisayarlarda BIOS güncellemesi yapmak amacıyla
- Kişisel bilgisayarı saf DOS ortamında açabilmek ve disket üzerinden virüs taraması yapmak amacıyla
- Disketin Yapısı ve Çalışması
Disketler, sabit disklere benzer olarak iz ve sektörlerden oluşan malzemelerdir. Yapılarında ses ve video kasetlerinde kullanılan banda benzeyen dairesel bir bant kullanılır. Ancak iz ve sektörlerden oluşmaları nedeniyle veriler ses ve video kasetlerinde olduğu gibi sıralı yazılmaz. Örneğin dosyanın bir parçası 1 nu.lu sektörde yer alıyor ve ikinci parçası 15 nu.lu sektörde yer alıyorsa, yazma/okuma kafası 1’den 15. sektöre gidebilir. Aradaki sektörlerin okunmasına gerek yoktur.
Şekil 2.5’te sert plastikten yapılmış malzemeyle koruma altına alınmış olan disketin parçaları gösterilmektedir. Şekil 2.6’da ise verilerin manyetik kayıt ilkesine göre yazıldığı manyetik bandın iz ve sektör yapısı gösterilmiştir. Şimdi kısaca bu parçaları tanıyalım:
- Yazma Koruma Sekmesi:
- Göbek:
Disket sürücünün, diski döndürmesi için kullanılan parçadır.- Disket Okuma Sürgüsü - Shutter:
Disket, disket sürücünün içine yerleştirildiğinde bu sürgü sürücü tarafından açılır ve disket okuma/yazma işlemi için hazır hâle getirilir.- Plastik Kaplama:
Ferromanyetik malzeme kaplamalı diskin korunması amacıyla kullanılan parçadır.- Kâğıt:
Bandın çizilmesini engelleyen çok yumuşak ve ince olarak yapılmış kâğıt.- Manyetik Disk:
Verilerin yazıldığı bant.- Disk Sektörü:
Disket diskleri de sabit disklerde olduğu gibi sektörlerden oluşur.
- Disket Sürücü Nedir?
- Disket Sürücünün Yapısı ve Çalışması
Disket sürücü aşağıdaki parçalardan oluşmaktadır:
Okuma/Yazma Kafaları: Disketin her iki tarafında da bulunur ve birlikte hereket ederler. Ancak tam olarak karşılıklı durmamaktadırlar. Disketin her iki yüzüne de veri yazmada kullanılırlar. Daha geniş olan kafa, veri silmede kullanılır; böylece yeni bilginin geniş temiz bir alana yazılması sağlanmış olur.
Sürücü Motoru: Manyetik diski göbek parçasından tutarak döndürmek için kullanılır ve dakikada 300-360 devir (RPM) hıza sahiptir.
Adım Motoru: Yazma/okuma kafasını uygun iz üzerine getirmede kullanılan motordur. Adım motorlar, belli bir dönme açısında adım adım ilerleyen motorlardır.
Mekanik Çerçeve: Bir çeşit manivela koluna sahip olan bu mekanizma sayesinde disketin okuma sürgüsü açılır ve sürücünün yazma/okuma kafası çift taraflı diskle temas kurar.
Devre Kartı: Diske yazılacak veriyi yazma/okuma kafasına uygulayan ya da diskten okunan manyetik veriyi işleyip anlamlı dijital seviyeye çıkartan elektronik devre kartıdır.
Ayrıca adım motorun her bir ize erişmesini sağlayan elektronik devre de buradadır.
NOT: Diskete veri yazabilmek için sabit disklerde olduğu gibi formatlama işleminin yapılması gerekir. Formatlama işlemiyle disketin üzerinde başlangıç adresi oluşturulur. Böylece ilk kez veri yazılacağı zaman yazma işlemi başlangıç adresinden başlar.
Disket sürücüler, günümüz disk sürücülerine kıyasla son derece yavaş cihazlardır. Disk yüzeyine bilgi yazılacağı zaman önce silme bobini veri yazılacak alandan daha geniş bir alanı temizler (yazma sırasında komşu izlerin zarar görmesini engellemek için) ve ardından yazma işlemi gerçekleşir.
- Zip Sürücünün Görevi
1994’ün başlarında Iomega firması tarafından piyasaya sürülen bir veri depolama aygıtıdır. Piyasaya ilk çıkan versiyonu 100MB’lık kapasiteye sahipken zaman içerisinde kapasitesi 2GB’a kadar yükseltilmiştir. Bir floppy çeşidi olup zamanının 1,44MB’lık disketleriyle kıyaslandığında son derece büyük bir kapasite farkı ortaya çıkmaktadır. - Zip Sürücüsü Nedir?
Zip sürücüler, disket sürücüler gibi 3.5” floppy diskleri kullanan veri depolama
cihazlarıdır. Kullandığı floppy diskler hemen hemen 1,44MB’lık floppy diskler kadar olup
disket sürücüye göre veri transfer hızı ve veri kapasitesi çok daha fazladır.
Zip sürücüler piyasaya ilk çıktıklarında sunduğu yüksek veri kapasitesiyle kısa sürede büyük ilgi gördü. Ancak yüksek fiyatları ve bazı stratejik hatalar nedeniyle tamamen FDD’lerin yerini alacak bir standart hâline gelemedi.
Piyasaya sürüldüklerinden kısa süre sonra (1990’lı yılların sonlarında) CD yazıcılardaki fiyat düşüşleri ve ardından çok daha küçük boyutlu flash hafızaların (flash memory) piyasaya çıkması zip sürücülerin yaygınlaşmasını engelledi.
- Zip Sürücüsünün Yapısı ve Çalışması
Zip sürücüler çok değişik ara birimlerle bilgisayarlara bağlanmaktadır. Bilgisayarlara dahili olarak bağlanan modellerinde IDE ya da SCSI arayüzü kullanılırken, harici modellerinde paralel port, SCSI ve USB kullanılmaktadır. Orijinal zip sürücüsünün veri transfer hızı yaklaşık 1MB/s ve ortalama tarama süresi 28ms’dir.
Zip disklerin sektör ve iz yapısı floppy disklerden farklıdır. Floppy disklerde diskin dışına doğru gittikçe izlerin boyutu büyür. Ancak diskin her yerinde izler aynı sayıda sektöre sahip olduğundan diskin dışına doğru boşa harcanan alan boyutu artar.
Zip disklerin yüzeyi ise çok daha küçük sektörlere bölünmüş olup her bir sektör aynı boyuttadır. Bu nedenle zip disklere çok daha fazla veri kaydedilebilir.
Floppy sürücülerden ayrı olarak zip sürücülerde yazma koruması hem yazılımsal hem de donanımsal olarak mevcuttur. Disk üzerine yazılan bir bilgi aracılığıyla (metadata) diskin yazma korumalı olup olmayacağı belirlenir. Koruma kaldırılacağı zaman bilgisayardan sürücüye ilgili komut gönderilir ve disk üzerindeki metadata verisi değiştirilir.
Teyp sürücüleri, bilgilerin manyetik bir teyp kaseti üzerine kaydedildiği ve daha çok veri yedeklemede ya da arşivlemede kullanılan cihazlardır. Teyp sürücüleri, sıralı erişim (sequential access) ilkesine sahiptir. Diğer bir ifadeyle istenen bilgiye gitmek için o bilgiden önce gelen tüm bilgilere gidilmesi gerekir (ses kasetlerinde olduğu gibi).
Sıralı erişim yapmalarından dolayı çok hızlı olmamalarına karşın kullanılan kasetlerin uzun ömürlü ve düşük fiyatlı olması, veri arşivlemede önemli bir pay almalarını sağlamaktadır. Çeşitli bağlantı arayüzleriyle üretilmektedir. Genellikle SCSI arayüzü tercih edilmekte olup; paralel port, IDE, USB, FireWire ve optik fiber arayüzleri de kullanılmaktadır. Kayıt hızları 160MB/s’ye kadar çıkabilmektedir.
Teyp sürücüleri ve teyp kasetleri çeşitli formatlarda üretilmektedir:
Digital Data Storage (DDS), Digital Linear Tape (DLT), Linear Tape-Open (LTO), Advanced Intelligent Tape (AIT) ve Quarter Inch Cartridge (QIC) teyp sürücü türleridir. Şekil 2.15’te QIC teyp yedekleme sürücüsünün kaseti gösterilmiştir.
Bilgisayarınıza kurulu QIC teyp yedekleme cihazı yazılımı aracılığıyla yedekleme komutu verdiğinizde, sabit diskinizin FAT bilgisi yedeklenecek bilgiyi konumlandırmak amacıyla okunur. Yazılım PC’nizin içindeki bir geçici belleğe (buffer) dosya bilgilerini yazar. Her bir dosyaya bir başlık (header) bilgisi yazılır. Böylece hangi dosyanın sabit diskin neresinde yer aldığı, diğer bir ifadeyle her bir dosyanın dizin ağacı bilinir.
Teyp sürücüde yer alan bir hata denetleme mekanizmasıyla, hata denetimi gerçekleştirilir ve ardından teyp sürücü denetleyicisi teyp hareketini başlatmak üzere teyp mekanizmasına sinyalleri gönderir. Denetleyici sürücünün yazma kafasına bir dizi bilgi gönderir. Pek çok teyp sürücüsü üç parçalı yazma okuma kafasına sahiptir. Okuma-Yazma- Okuma şeklinde sıralanan kafanın bu özelliği sayesinde geçici bellekten gelen bilgi bir yandan yazılırken, diğer yandan ikinci okuma kafası yardımıyla yazılan bilgi okunur ve karşılaştırma işlemi yapılır. Yazılan ve okunan bilginin birbirini tutması durumunda geçici bellek boşaltılır ve teyp sürücüsü disk verisinin sonraki bölümüne geçer.