Bilgilerimize ev sahipliği yapan bu enteresan cihazlar aslında ufak ama bir o kadar da karmaşık yapılara sahiptirler. Temelde bilgisayarın ana iş yapma materyali olan “0” ve “1” sayılarını kullanan sabit disklerin en ufak parçası mıknatıslardır. Hepimizin bildiği gibi bir mıknatıs artı ve eksi kutuplara sahip olan, aynı yönlü iki tanesi yan yana gelince birbirini iten ve tersi durumda da çekim işlemini yapan doğal materyaldir. İşte sabit diskler de bu tip itip çekme mantığını kullanmaktadır. Milyonlarca küçük mıknatıstan oluşan sabit diskte, yan yana duran bu mıknatısların durumları birer 0 ve 1 rakamını oluşturmakta ve bu rakamların bir arada bulunması da verileri meydana getirmektedir.
Verileri bu şekilde mıknatıs üzerinden okumak ve mıknatıslara yazmak çok ilginç bir olaydır. Yani eğer biz 1 rakamını mıknatısı belli bir yönde kutuplayarak elde ediyorsak, bu demektir ki sıfır rakamını elde etmek için ise bu yönün tam tersini kullanmak zorundayız. Sabit disklerin yapısı tabiki sadece mıknatıslardan oluşmuyor. Örneğin bir inşaatın kumu neyse, sabit diskinde kumu da mıknatıstır. 1 Gigabyte’lık bir disk üzerinde 8 589 934 592 adet küçük mıknatıs bulunmaktadır. Bu mıknatısların saniyede milyonlarcasının yer değiştirmesiyle veriler üzerinde işlem yapılmaktadır. İşte bu mıknatısların bir araya gelmesiyle de silindir dediğimiz tabaklar meydana gelmektedir. Bu tabakalar sabit diskler üzerinde gözle görülür en önemli parçalardandır ve kendi içinde daha bir çok parçaya ayrılmaktadır. Mıknatısların yönünün değişmesini sağlayan parça kafa denen ve çok hızlı hareket edebilen bir yapıdır. Bilgilerimiz sabit disk üzerinde manyetik kaplamaya sahip bir alanda tutulmaktadır. Bu manyetik ortamdan verileri çekip çıkartabilecek ve gerektiğinde oraya farklı bilgileri yazabilecek parçada kafadır. Kafaların dışında bu plaka ve kafaları hareket ettiren motorlar, kafalar tarafından yakalanan verilere anlam kazandıran elektronik çipler ve bu çipleri üzerinde barındıran kartlar bir sabit diski oluşturan diğer bileşenlerdir.
Ana hatları ile yapısını anladığımız sabit disklerin çalışmaları ve görevini yerine getirebilmeleri de enteresan bir çok olay sonucu meydana gelmektedir. Sabit disklerin veri depolama ünitelerinin silindir şeklindeki tabakalar olduğunu ve bu tabakaların da ufak mıknatıslardan meydana geldiğini anlatmıştım. Bunların yanısıra verileri götürmesi gereken yere götürüp koyan ve gerektiğinde de bu yerlerden alan yapının da kafalar olduğunu öğrenmiştik. Ama nasıl bilgisayarın açılması kasanın elektrik düğmesine bastığımızda kafalar sabit disk içindeki elektriği açınca motorlar tarafından daima sabit olan bir başlangıç noktasına gelirler? Bu sırada tabakalar da dakikada bir kaç bin devirle dönmeye başlarlar. Kafalarda bu dönen tabakalar üzerine içten dışa veya tam tersi mıknatıslar üzerinden okluma yaza işlemine başlarlar. Bu dönme ve okuma-yazma hızı o kadar yüksek seviyelerdedir ki kafa ile disk arasında aslında hiç bir temas yoktur. Bu iki bileşenin hız konusunda yaşadığı çekişme kafa ile plaka arasında bir hava boşluğunun oluşmasına ve sürtünmenin ortadan kalkmasına neden olmaktadır. Ama bu boşluk öyle gözle görülür bir seviyede değildir.
Şimdi sıra, bulunan kafaya istediğimiz bilgiyi bulması için emir verdikten sonra o yere ulaşmasına geldi. Kafa bu iş için içten dışa doğru hareket ederken plakalarda dönmeye devam eder. İstediğimiz mekana ulaşınca veriye kilitlenir. Verileri okumaya başlayan kafa bunları elektronik çiplere gönderir. Gelenleri anlamaya çalışan kontrol üniteleri de çevre birimlerini kontrol eden arabirim kartına oradan da BIOS’a gönderir. İşin ehli olan BIOS’ta zaten ne yapacağını bilir ve verileri gereken yere işlemek için gönderir. Bu işlemler inanılmaz bir hızda gerçekleşir.
Bir sözlük düşünün ki o kadar geniş kapasiteye ve her türlü bilgi çeşidine sahip olsun. Teknolojiden tutunda edebiyata kadar geniş yelpazede kelime dağarcığına sahip olan bir sözlük. Bir de bu sözlüğün alıştığımız şekilde düzenli, harf sırasına göre değil, tam tersine rasgele şekilde hazırlanmış olsun. Bilgileri aklınızda tutmak bu bilgileri aramaktan daha kısa sürerde olacaktır. İşte bu örnekte olduğu gibi sabit disk gibi kompleks yapıya sahip bir kütüphanede gerektiği gibi düzenlenmemiş olsaydı hiçbir işimize yaramazdı. Bu türlü bir karışıklığa meydan vermemek için belirli bir düzene göre sabit diskler yapılmıştır. Bu hiyerarşi büyük parçaların mümkün olduğu kadar ufak bileşenlere ayrılması ve her birine belli bir adresin verilmesi mantığı ile hareket edilmektedir.
Sabit disk içindeki plakalar belli hızlarda dönerek aynı merkezli birçok halkaya yani “track”lere ayrılmıştır. Bu tracklerde adına sektör denilen diğer yapılardan oluşurlar. Bu hiyerarşinin oluşmasında trackleri oluşturan sektörlerin ve plakaları meydana getiren tracklerin sayısı da büyük önem taşımaktadır. Çünkü adresleme bu sayılar üzerinden yapılmaktadır. Günümüzün çoğu sabit diskinde bu sayılar GB’ da 8 veya 16 tane plaka, her bir plakada 2 yada 4 tane kafa. her kafanın ulaşabileceği 1024 track ve track başına 63 tane sektör şeklinde sıralanmaktadır. Bir diskin manyetik yüzeyine kayıt yapma işlemi floppy ve diğer dijital teyplerden farklı değildir. Temelde dediğim gibi yüzeyler nokta şeklindeki dizilere ayrılmış ve verilerde bu dizelerin belli isimler adreslenmesi ile bulunmaktadır. Bu adreslerin oluşturulması işlemi ise kafanın verileri disk yüzeyi üzerinde bulmasını sağlayacak bir rehberin bulunması sayesinde olacaktır. İşte bu rehberi sabit diskleri kullanmadan önce yaptığımız “format” işlemi gerçekleştirir. Formatlanmış bir diskte kafa her şeye hakimdir ve neyin nerde olduğu anında bulur. Format her bir track ve sektöre birer adres verir ve verilerin yönetimini kolaylaştırır. Ama bazen verilerin bu şekilde tasnifi, diki daha verimli kullanmayı engellemektedir. Bu sebeple sektörlerde “cluster” denilen ve işletim sistemince sanal olarak oluşturulan daha ufak parçalara ayrılmıştır. Bir diskteki clusterların büyüklüğü ise “partition” denilen disk parçalarının büyüklüğüne göre değişmektedir.
PartitisyonBüyüklüğü |
-
| FAT32 ClusterBüyüklüğü |
3GB-7GB
|
-
|
4KB
|
8GB-16GB
|
-
|
8KB
|
16GB-32GB
|
-
|
16KB
|
32GB’dan büyük
|
-
|
32KB
|
Yandaki tablodan da anlaşılabileceği gibi disk sığası büyüdükçe yönetim daha da zorlaşmaktadır. Bir bilgisayar istenilen veriyi okumak istediği zaman, verinin yerini bulması işletim sisteminin görevidir. İşletim sistemi ise ilk olarak adına FAT (File Allocation Table-Dosya Yerleştirme Tablosu) denilen ve bir verinin yerini bilen, nerede başlayıp nerede son bulacağını aklında tutan bir tabloya bakar. Bu tablo işletim sistemine verinin hangi track üzerinde hangi sektörde olduğunu söyler. Bu bilgileri alan işletim sistemi de kafayı “git şu adresteki bilgiyi bana getir” şeklinde bir emirle görevlendirilir ve veri oradan okunur. Ama Cluster şeklindeki bir yapının oluşumu da tam anlamıyla diskin verimli kullanılmasını sağlamamaktadır. Çünkü her cluster tek bir veri kümesini yani tek bir programa ait veriyi tutabilir. Mesela 4 Kilobyte’lık bir cluster yapısı içerisine 6 Kilobyte’lık bir veriyi sığdırmak istiyoruz. Bu verinin 4 KB’lık kısmı clustere sığar geri kalan 2 KB’lık kısım ise başka bir cluster’a yazılır. Peki bu cluster’ın kalan bölümü ne olacak? Tabiki boş kalacak. Yani kullanılmayacak. Bu da fazla yer kaplamasına ve diskin performansının düşmesine neden olacaktır.
Yandaki grafikte sarı renkle gösterilen kısım izlere yeşil renkle gösterilen kısım ise sektörlere işaret etmektedir.
Sabit diskler üzerinde verinin tutulduğu yerlerin belirlenmesi için önce formatlanması gerekir. Şimdi de sabit diskinizi lojik formatlama işlemi gerçekleştirmek için gereken Boot Sector bilgisini oluşturmak ve işletim sisteminin bilgisayarı açması için çeşitli partitisyonlara ayırmanız gerekir. Bu şart bir koşul değildir. Ama verilere daha hızlı ulaşmak ve diski daha verimli kullanmak için önerilen bir durumdur. Ayırma işleminin gerçekleştirdikten sonra sıra dosya sistemine gelmiştir. Günümüzün en çok tutulan dosya sistemleri NTFS ve FAT32’dir. Bir sabit diskin üzerinde sistemi yönetecek olan işletim sistemi için ayrılmış çeşitli sektörler bulunmaktadır. Bu sektörler işletim sisteminin yönetimini başlatması, bitirmesi ve ara işlerin gerçekleştirilmesi için kullanılan yönteme “Boot Sector” denir. Bilgisayarı açma tuşuna bastıktan sonra bilgisayarın sabit disk üzerinde baktığı ilk yer ana kayıt noktası MBR (Master Boot Record)’dir. MBR, işletim sistemini içeren ilk sektör işaretçilerine sahiptir. Ve bu sektör, işletim sisteminin bilgisayarı açması için gerekli bilgileri içerir. Bu bilgileri okuyan işletim sistemi de, sistemi kontrol ettikten sonra bilgisayarı açar.
FAT16’da bir cluster’ın boyutu 2 GB’lık bir sabit disk partitisyonunda 32KB büyüklüğündedir ve kullanacağınız alan 1KB bile olsa bu kadar büyük bir alanı işgal etmek gerekecektir. FAT16 dosya sistemi 12 veya 16 bitlik adresleme sistemini kullanır ve maksimum 65526 adet cluster’ı adresleyebilir. Bu türlü fazla yer kaplama gibi sebeplerden dolayı Windows 95 işletim sistemini kullanan çoğu profesyonel kullanıcı diskini 512 MB’dan daha küçük parçalara ayırmaktadır. Çünkü bir disk üzerindeki partitisyonların boyutları ne kadar küçükse cluster boyutları da o oranda ufalmakta ve böylece disk daha verimli kullanılmaktadır. Ama ne kadarda bölsek FAT16 artık eskimiş bir sistemdir. FAT32 ise FAT16’dan farklı bir şekilde 2 üzeri 28 adet cluster’ı adresleyebilir. Bu kadar çok cluster’ın adreslenebilmesi sadece 4KB’lık bir cluster boyutunda 8GB’lık partitisyon büyüklüğünün kullanılabilmesini mümkün kılmıştır. Bu sayede disk üzerindeki alanın daha uygun şekilde kullanımı ve kontrolü sağlanmıştır. Ama FAT32’nin getirdiği en önemli özellikler çok büyük partitisyonlara maksimum 2TB (2048GB)’lık imkan tanımasıdır. Bu yüzden diskin verimli ve performanslı kullanılması açısından disk üzerine kuracağımız işletim sistemi de disk seçimi kadar önemlidir.
Sabit disklerin hızlı çalışmasında bir çok önemli etken rol oynamaktadır. Bunlar eğer kombine bir şekilde araya getirilir ve çalışırsa o diskten en üst düzeyde verim almak mümkün olacaktır. Bir sabit diskin hızlı olup olmadığını genel sistem performansı üzerinde düşündüğünüzden daha fazla rol oynamaktadır. Sistem ne kadar güçlü olursa olsun sabit disk yavaş olursa o sistemden hiçbir verim elde edemeyiz. Bu yüzden performansı yüksek bir bilgisayar sisteminin ana anahtarını sabit disk oluşturur diyebiliriz.
Bir Sabit Diskin Performansı Nelere Bağlıdır?
Bir sabit diskin performansı Dönme hızı, Bir track üzerindeki sektör sayısı, Seek (arama) zamanı, kafa ve silinidir dönme zamanı, rotasyonel gecikme, veri erişim süresi, sabit disk üzerindeki Cache (Ön bellek) miktarı, verilerin disk üzerindeki organizasyonu, transfer oranı ve arabirime bağlıdır.
Dönüş Hızı
(RPM)
| Ortalama ErişimSüresi(ms) |
Tam Erişim
Süresi(ms)
|
3600
|
8,3
|
16,7
|
4500
|
6,7
|
13,3
|
5200
|
6,7
|
13,3
|
5400
|
5,6
|
11,1
|
6300
|
4,8
|
9, 5
|
7200
|
4,2
|
8,3
|
10000
|
3,0
|
6,0
|
Bu özelliklerden dönme hızı dikkat edilmesi gereken en önemli unsurlardan birisidir. Dönme hızı dediğimiz özellikle sabit disk içindeki verilerinin üzerine yazıldığı plakaların kendi eksenleri etrafında, motorlar yardımı ile bir dakikada dönme miktarıdır. Rotation Per Minute (RPM) birimi ile ölçülen bu değer bir disk için daima sabittir ve yüksek olması tercih edilir. Çünkü hızlı bir dönüş daha yüksek veri transfer oranı ve daha fazla performans demektir. Plakalar ne kadar hızlı dönerse kafaların okuyabileceği alan mesafesi daha artacak ve bu da verilerin yönetimini hızlandıracaktır. Ama bu hız artışı beraberinde gürültüsü yüksek ve ısınma problemi oluşturan diskleri de beraberinde getirmektedir.
Günümüz piyasasında 5400, 7200 ve 10000 RPM dönüşlü diskler bulunmaktadır. 15000 RPM dönüşlü dikler ise son 3 ayda piyasaya sert bir giriş yaparak girdiler. Ayrıca kullandığımız modern disklerin tek çevrimde bir track’in tüm sektörlerini okuyabilmektedirler. Kafalar verileri plaka üzerine genelde dışarıdan içeriye doğru yazdıkları ve dış taraftaki sektörler için daha geniş bir alan olduğundan veri transfer oranını etkilemektedir.
Bir başka etkende Seek yani bir veriyi disk üzerinde arama ve bulma zamanıdır. Bu süre veriye istendikten ne kadar süre sonra kafa tarafından ulaşılabildiğini göstermektedir. Burada önemli olan değer arama süresinin ortalamasıdır. Ama üreticiler tarafından belirtilen süre kafa herhangi bir yerdeyken rasgele erişim süresidir. Ortalamanın dikkate alınmasının nedeni sürenin yakın mesafelerde kısa iken tam iç ve tam dış noktasında maksimum olmasından kaynaklanmaktadır. Bu sürenin kısa olması tercih edilmektedir.
Yazı içinde de belirttiğim gibi bilgilerimiz disklerin üzerine belli bir yere yazılırlar. Bazen veriler yazılacağı alana sığmazlar ve arta kalan kısmı da diskin başka bir bölümüne yazılır. Böyle yazılan dosyalara “Defrag” olmuş dosya denilir. Veriler bu şekilde yazıldığında Seek ve Erişim süresini yükseltir, dolayısıyla diskin performansını düşürür. Windows’ta bulunan “Disk birleştiricisi” bu sorunu gayet sağlıklı bir şekilde çözmektedir. Bu sayede diskin performansı artar ve erişim süresi düşer.
Bunları Biliyor musunuz?
ü Diskinize (Hard Format dışında) format attığınızda format işleminden hemen sonra uygun işlemler yapıldığında verilerinizi kurtarma olasılığı %85’tir. Hatta bu işte uzmanlaşmış kimi kişiler disklerine format atıp daha sonra eski bilgilerinden faydalanarak verilerini tekrar kazanır bu sayede FAT ve partitisyonlardaki tüm virüsler temizlenmiş olur.
ü 7200 RPM’ de dönen bir 3,5 inçlik sabit diskin içinde yer alan plakaların en dış kısmındaki merkez kaç ivmesi bir insana uygulanan çekim ivmesinden yaklaşık 647 kat daha fazladır.
ü Windows NT’nin kullandığı en büyük disk kapasitesi 2 Petabyte’dır. Bu öyle bir rakamdır ki dünyada yaşayan tüm insanların 20’şer sayfalık Word belgeleri bir Petabyte’lık bir dosyaya konduğunda dosyanın sadece binde 25’ini doldurur
ü Disklerinizi üst üste koyduğunuzda bozulma olasılıkları yaklaşık 4 kat artmaktadır. Aynı şekilde diskleriniz birbirine çok yakın çalıştığında ısı alışverişi artacağından ömürlerinin %20’si yok olur.
ü Vücudunuzda depolanabilecek olan statik elektrik bir sabit disk kafasında bulunan elektrik geriliminden yaklaşık 2500 kat daha fazla gerilim yaratabilir .Ve bu elektrik sabit diskiniz üzerine geçtiğinde diskinizin kurtulma şansı yoktur. Bu yüzden onları tutmadan önce kendinizi mutlaka topraklayın.
ü Dünyada yer alan en hızlı veri depolama teknolojisi 1995 yılında duyurulan holografik veri toplama teknolojisidir (HDSS) . Holografik depolama teknolojileri sayesinde kesme şeker büyüklüğünde bir kristale 10Terabyte’lık (1TB=1024GB) veri depolanabilmektedir. Ve bu kristalden saniyede 10 ile 500 GB arası veri almak mümkündür.
SCSI’mi Daha Hızlı, IDE’mi?
Sabit diskler anakarta IDE (Integrated Drive Electronics-Bağlı Cihazlar Elektronik Yapısı) veya SCSI yuvalarından bağlanırlar. IDE yuvalarının bugünkü halini 1986 yılında Compaq ve Western Digital firmaları meydana getirdiği yenilik disklerin kontrol çiplerinin öncesinin aksine disk üzerinde toplanması ile verilerin sisteme transferinde kullanılan çiplerin ise anakart üzerinde bir standart halini almasıdır. Bu arabirimin belirlenmesinden sonra ise anakartlar ve diğer elemanların IDE gibi arabirimlerle uyumlu çalışmasını sağlayacak olan ATA (AT Attachment) eklentisi oluşturulmuştur. İki diskin birlikte kullanımına (Master-Birincil ve Slave-İkincil) izin veren IDE’den sonra yeni bir arabirim geliştirildi buna da E-IDE denildi. IDE kablosu üzerinden saniyede 16,6 MB’lık veri transfer etmek mümkündür.
SCSI’ ler ise IDE’lerden daha hızlı olup gelişmiş sabit diskleri desteklemektedir. Fakat SCSI diskler genellikle Server’larda kullanılmaktadır. Wide SCSI, Fast SCSI gibi standartlara ayrılırlar.
Bu anlattıklarımın dışında Ultra DMA denen bir yapı daha var ki buna da IDE arabirimlerini gelişmiş versiyonları diyebiliriz. UDMA 33 (Saniyede 33MB), UDMA 66 (Saniyede 66MB) ve UDMA100 (Saniyede 100MB) olarak transfer kapasitelerine göre 3’e veya 4 ‘e ayrılırlar. En ünlü arabirimler E-IDE ve UDMA100’dür.
Hangi Diski Seçmeli?
Ortalama bir ev kullanıcısı için 40Gigabyte’lık 7200 RPM bir sabit disk yeterli olacaktır. Bütçenize ve ihtiyacınıza göre size en uygun olanı kolayca belirleyebilirsiniz. Yeni oyunlar ve çoğu program daha iyi kullanılabilirlik için doğal olarak daha fazla alana ihtiyaç duyuyorlar. Audio-Video işleme uygulamalarıyla çalışıyorsanız özellikle gerçek zamanlı sabit disk kayıtlarının tam bir Megabyte canavarı olduğunu söylemeye gerek yok. Ayrıca bunun yanında yoğun olarak Office uygulamalarıyla çalışan bir kullanıcı için 10GB’lık bir sabit disk bile yeterli olacaktır.
Disk dünyasındaki gelişmeler kendini en çok kapasiteler üzerinde göstermektedir. Kapasiteler artık o kadar hızlı artmakta ve gelişmektedirler ki firmalar arasında gerçek bir yarış başlamıştır. Fakat kapasitelerin yanında dönüş hızları da oldukça önemlidir.
