Sabit Disk Nedir? Nasıl Çalışır? Çeşitleri Nelerdir?

Verileri kalıcı olarak depolayan hafıza birimidir. Bu nedenle  en önemli donanım birimidir. Arızalandığında mali kaybının yanı sıra veri kaybına da neden olur. Günümüzde sabit disk teknolojileri harici ve dahili olarak kullanılmaktadır. Yaygın sabit disk üreticilerinden Seagate(Maxtor( Quantum)),Hitachi(IBM), Toshiba,Wester Digital, Samsung, ve sayılabilir.

Çalıştırılacak programa ait kodlar sabit diskten okunarak Ram hafıza üzerine alınırlar .Kodlar burada çalıştırılarak , görevleri icra edilir. İşlenilecek verilerde aynı şekilde Ram üzerinden alınarak işlenir. Eğer bu belleklerde yer kalmamışsa Ram de veri boşaltma yoluna gidilir. Ramın bu geçici kodları depoladığı alana swap alan (sanal bellek ) denmektedir. Swap alan sıkça kullanılıyorsa o sistemde yavaşlama meydana gelir. 3 farklı yapıda sabit disk vardır.

• HDD (Hard Disc Driver)
• SSD (Solid State Driver
• HHD (Hybrid Hard Driver

HDD (Hard Disc Driver)

Verileri bir eksen etrafında dönebilen manyetik disk üzerinde tutan yapıya sahiptirler. Yapısında elektronik ve elektrik bileşenlerin yanında mekanik bileşenler de vardır. Mekanik yapı sabit disklerin bant genişliğini sınırlamaktadır. Çünkü dönüş hızları ve eksensel hareket kabiliyetleri, elektronik yapılara göre oldukça düşüktür. Fakat veri kurtarma kabiliyeti en iyi sabit disk modellerdir. Manyetik yüzeye sahip genelde alüminyum veya seramik katkılı cam malzemeden oluşan disklere sahiptirler. Bu diskler sabit bir hızla döner. Okuma/yazma kafası dönen disk üzerindeki dosya sistemine göre hareket ederek verilen komutları icra etmeye çalışır. Manyetik yüzey eski disklerde demir oksit, şimdiki disklerde ise kobalt denilen malzeme ile kaplanır. Veriler hızla dönen diskler üzerinde arkalı önlü olarak, dijital formatta tutulmaktadır.

Disk Bileşenleri

1) Disk Plakaları(Platters): Aliminyum veya seramik katkılı camdan üretilmiş sert malzeme üzerine manyetik özelliğe sahip çeşitli tabakaların eklenmesi ile oluşturulmuş yapılardır. Her bir diskin iki yüzü de veri saklamak amaçlı olarak kullanılır. Her bir disk için iki adet (birisi diskin alt diğeri üst yüzeyinde oü iki ) okuma/yazma kafası (head) vardır. Disk üzerinde veriler iç içe dairesel hakalara (iz) Kaydedilirler. Her bir iz üzerinde belirli büyüklüklerde sektör denilen mantıksal veri alanları plakalar üzerinde yer alır. Verilerin tutulduğu manyetik ortamlar, demir, oksit, kobalt demir karışımı veya diğer kobalt karışımları kullanılarak elde edilirler. Disk Plakalarında yapıyı oluşturan katmanlar; Disk üzerine veriler yazılırken sayılar 1 ve 0 ifade edilerek yazılır. Bir ve sıfırlar disk üzerinde iç içe geçmiş halka üzerine manyetik olarak sıra ile yazılır. Disk üzerindeki herhangi bir dosyaya ait verilerin adreslenebilmesi için, disk üzerinde iz, sektör ve küme oluşturmaya ihtiyaç vardır. Bu işleme disk formatlama(biçimlendirme) denilebilmektedir.

• İz(Track): Verilerin kaydedilmesi amacıyla iç içe halkalar şeklinde disk üzerinde oluşturulmuş veri kayıt bölümleridir. Merkeze aynı uzaklıkta iç içe dairesel halkalardan oluşur. Bir iz üzerinde ardışık sektör parçaları yan yana dizilmişlerdir. Okuma yazma kafası bir iz üzerine konumlanarak istediği sektörleri okuyup yazabilir.
• Sektör: 256, 512Byte gibi büyüklüklere sahip ardışık veri depolama kümeleridir.
• Kümeler(Cluster): Disk üzerinde varsayılan bir büyüklüktür. İşletim sisteminin disk yönetimi ile alakalıdır. Dosya ve dizinlerin yerleştirildiği en küçük disk alanına denir. Bu değer birçok Windows sürümlerinde 4096 bayttır.Boyutu dosya sistemine göre değişir.

2)Silindir(Cylinder): Birden fazla disk tabakası için düşeyde aynı hizadaki tüm izleri içine alan silindir şeklindeki tanımlamadır. Okuma yazma kafaları hep birlikte hareket ederler. Bir okuma yazma kafası 4. iz üzerinde ise diğerleri de aynı iz üzerindedir. Okuma yazma kafasının konumunu değiştirmeden, okuma yazma yapabildiği tüm izler silindir yapıyı oluşturur. Eğer sabit disk tek bir disk tabakasından oluşsaydı silindir ve track aynı anlama gelecekti.

3) Okuma/Yazma Kafası: Disklerin üzerinde değmeden gezen ve istenen adrese verileri yazıp, istenen adresten de verileri okuyan kafadır. Günümüzde bu kafa üzerinde okuma ve yazma kısımları birbirinden ayrı yapıya sahiptirler. Eski disklerde okuma ve yazma kafası aynı olup“C” şeklinde demir yapıdan oluşmaktaydı. Bu disklerde okuma yazma kafası okuma işleminde manyetik işareti elektrik işaretine, yazma işleminde ise elektrik işareti manyetik işarete çevirerek okuma yazma yapardı. Günümüzde yazma işlemi için aynı yapı kullanılır. Bu kafanın sargılarının üzerinden geçen akımın yönüne göre oluşan farklı yönlerdeki manyetik alanın etkisi ile veriler disk üzerine yazılır. Veriler okunurken ise manyetik koruyucu içerinde yer alan GMR(Giant magnetoresistance) denilen sensor yardımıyla bitlerin manyetik durumu algılanır. GMR manyetik alanın durumuna göre direnci değişen bir algılayıcıdır.

SSD (Solid State Drive)

Yapısında disk, motor ve okuma yazma kafası bulunmayan elektronık karttan ibaret veri depolama aracıdır. Verileri SDRAM, DRAM  veya Flash hafızalarında tutarlar. SDRAM ve DRAM bellek modülleri bilindiği üzere üzerlerinde verileri tutmak için elektrik enerjisine ihtiyaç duyarlar . Kalıcı veri depolama amaçlı kullanılan RAM modüllerinde enerji sağlayan bir kaynak  olarak pil kullanılmaktadır. Bu tip Ram hafızalara NV-RAM (Non-Volatile RAM = Kalıcı Ram) denilebilmektedir. NV RAM ler yapısındakı Ram hızında çalışırlar ve hızları Flash hafızalardan daha iyidir. SSD lerin mekanik parçaları olmadığı için performansı daha iyi ve güç gereksinimi daha düşüktür. Veri kurtarma olanakları HDD ye göre daha düşüktür. Mekanik yapıları olmadığı için sessiz çalışırlar . Test sonuçlarına göre HDD lerden %30-45 arasında bir performans fazlalığı vardır. HDD disklerin yerini almaya başlayan kayıt birimidir. Mekanik bileşenler yapısında olmadığı için arama ve bekleme gibi mekaniksel gecikmeler burada görülmezler. Veriye ulaşım daha hızlıdır. Avantajlarına rağmen harddisklere göre istenen taleplere ulaşılamamıştır.

HHD (Hybrid Hard Driver)

Fiziksel olarak HDD’ ye benzerler. Hem disk hem de flash hafızaya sahiptirler. Dolayısıyla SSD ve HDD karışımı melez yapıya sahiptirler. Flash hafıza içeren yüksek boyutta tampon belleğe sahiptirler. Böylece mekanik sisteme göre daha hızlı olan flash yapı kullanılarak disk erişimlerindeki bekleme süreleri azaltılır. Böylece performans(boot gibi) ve hız artırılmış olur. Windows Vista tarafından yazılımla Ready Drive ile adlandırılan yapıyla desteklenmektedir. HHD sürücülerde manyetik disk iki durumda çalışmak zorundadır. Birincisi üzerindeki flash bellek dolduğunda diğeri ise flash bellekte olmayan bir veriye ulaşılmak istendiğinde. Dolayısıyla birim zamanda diskin dönme gereksinimi azaltılarak performans artırılır. Bu durum güç gereksinimi de azaltmaktadır.

Disk Parametreleri

Boyut; Masaüstü bilgisayarlardaki kullanılan disk boyutu ile diz üstü bir bilgisayar için kullanılan disk boyutu farklıdır. Günümüzde daha çok 3.5” ile 2.5” boyuta sahip sabit diskler kullanılmaktadır.

Disk dönüş hızı(RPM=Rotate Per Minute); HDD ve HHD için geçerli bir parametredir. Diskin kendi ekseni etrafında dakikada dönüş sayısın gösteren bir parametredir. Günümüzde 15.000, 10.000, 7200, 5400rpm değerlere sahip diskler bulunmaktadır.7200rpm değeri diskin dakikada 7200 defa döndüğünü gösterir.

Tampon  Ballcrk(Cachcr vcrya Buffcrr):   Disk eri§im i  bellek e ri§im inden daha yava§ oldugu igin disk  performans1n1 art1rmak  igin HDD iizerine bellek haf1za birimleri  yerle§tirilmi§tir. Amag eri§ilmesi  ongoriilen verileri  bellekte haz1r bekletmektir. Eger istenen veri  bellekte varsa disk eri§imi olmadan veriler doğrudan bellek üzerinden gönderilir. Günümüzde 8,16,32,64 MB büyüklüğünde tampon bellekler vardır.

Konumlanma Süresi(Seek Time): Disk üzerinde okuma yazma kafasının, istenen adrese yazma veya okuma amaçlı ulaşmak için harcadığı süredir. Kafanın disk üzerindeki konumuna göre bu süre kısalıp uzayabilir. Bunun için ortalama konumlanma süresinden(average seek time) bahsedilir. Kısa olması diskin okuma ve yazma performansının daha iyi olduğunu gösterir.

Kapasite: Depolayacağı veri miktarını gösterir. Günümüzde 750 GB, 1TB ve hatta 4TB kapasiteli diskler bulunmaktadır.

Kaynak: Kaynağı belli olmayan bir PDF Dökümanından alınmıştır.