disk sürücüleri - mehmet güçyener

DİSK SÜRÜCÜLERİ
A.
SABİTDİSKLER
SABİT DİSK’İN GÖREVİ
Bilgisayarın veri merkezidir. Tüm programlar (Windows, Linux vb. işletim sistemleri, word veya paint gibi yardımcı programlar ve
kendi dosyalarımız) sabit disklere kaydedilir ve burada saklanır. Temel görevi üzerinde yazılan bilgiyi tutmak ve istenildiği zaman
bu bilgiyi kullanıcının hizmetine sunmaktır. Sabit disklerin kapasiteleri çok büyüktür ve sürekli olarakta artmaktadır. Sabit diskler
dönen disklerden oluşan mekanizmalardır. Bu disklerin yüzeyi özelliğe sahiptir. Bilgisayar verisi olan 1 ve 0’lar manyetik olarak
bu diskler üzerinde oluşturulur.
FİZİKSEL BÖLÜMLERİ
1.Tabakalar (plakalar)
2.Tabakaların üzerindeki veriyi okuyan ve yazan kafa
3.Kafaları ve tabakaları hareket ettiren motorlar
4.Tampon Bellek
5.Tüm bölümleri yöneten ve dışarıyla ilişki kuran elektronik kontrol ciplerinin üzerinde barındıran kartlardır.
SABİT DİSKİN ÇALIŞMASI
Kafalar bilgisayar açıldığı an harddisk içinde bulunan motorlar tarafından bir başlangıç pozisyonuna getirilir ve kuvvetli
mıknatıslar yardımıyla plakalar üzerinde yazıp okumaya başlarlar. Tabakalar sürekli olarak döndüğünden ve harddisk içinde bir
hava ve hava sirkülasyonu oluşturduğundan dolayı okuma yazma kafaları çalışma sırasında disk yüzeyine temas etmez,
yüzeyden 200 mikron yükseklikte durur bu nedenle hard diskin çalışması sırasında bilgisayarın sarsılması istenen bir
durum değildir. Herhangi güçlü bir sarsıntı okuma yazma kafalarının disk yüzeyindeki manyetik tabakaya çarparak çizilmesine
neden olabilir. Bu "fiziksel" kusur disk yüzeyinde bad sector (bozuk alan) olarak adlandırdığımız ve onarımı mümkün olmayan
sorunların oluşmasına yol açar. Bu alanlar scandisk gibi bir programla belirlenerek diskin bu bölüme veri yazması engellen ebilir,
ancak genellikle ortaya çıkan böyle bir alandaki veriler yitirilmekte ve yeniden okunması mümkün olmamaktadır. Disk
plakalarında Bad Sector sayısının artması sabit diske işletim sistemi kurulmasını engelleyebilir ya da sabit diskin çalışması nı
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 ya pılmamış
bir sabit diskin üzerine anlamlı bilgi kümeleri yazmak söz konusu değildir. Ayrıca formatlama işlemi ile Bad Sektörler de bir daha
kullanılmamak üzere işaretlenir.
Sabit disk içersindeki plakalar dakikada 3500-15000 devirle dönebilirler. Devir hızı RPM olarak ifade edilir. Plakalar ile kafalar
arasındaki boşluk uçuş yüksekliği olarak ifade edilir ve bu yükseklik, bir parmak izinin kalınlığından bile daha azdır.
Okuma/yazma kafalarıı diske ne kadar yaklaşırsa bilgi sürücüye o kadar yoğun depolanır. RPM kısaltmasının İngilizce açılımı
ROTATE PER MİNUTE dir. Türkçe karşılığı dakika başına dönme sayısı olarak bilinir.
Okuma yazma kafaları ve
diskler
aşağıdaki
resimde
sembolize
edilmişlerdir.
Düzenleyen: MEHMET GÜÇYENER-2013
DİSK SÜRÜCÜLER
1
VERİLER DİSKİN YÜZEYİNE NASIL YAZILIR VE NASIL OKUNUR?
Yukarıdaki şekilde görüldüğü gibi disk yüzeyinde karışık halde bulunan demir molekülleri yazma işleminde sonra belirli bir sı raya
getirilirler. Bu şekilde veri bitleri yan yana eklenerek baytlar, baytlar yan yana eklenerek kilobayt ve megabayt gibi ve ri
yumakları oluşturuluyor. Bu da bilgisayarın çalışma sisteminin temeli olan ikili olan (binary)sayı sistemini gösterir.
İlk etapta disk yüzeyinde karışık bir şekilde duran demir molekülleri okuma yazman kafası sayesinde manyetize edilerek anlaml ı
bilgilere dönüştürülürler.
Veri yazma işlemi, okuma yazma kafalarının disk yüzeyinde manyetik kaplamaya elektriksel bir sinyal göndererek manyetik
mıknatıstaki kutuplaşmasının değiştirmesi ile olur. Okuma işlemi de aynı şekilde manyetik kaplamanın, mıknatıstaki
kutuplaşmaya göre algılanan elektriksel sinyallerin yan yana dizilmesi ile oluşur. Okuma yazma kafalarının disk yüzeyindeki b ir
veriyi okuyup sisteme göndermesi ya da bu işlemin tersi saniyenin birkaç binde biri kadar bir sürede gerçekleşir.
TABAKA (DİSK-PLAKA)LARIN YAPISI
Plakaların iki yüzüne de veri yazılabilir. Her plakanın yüzü track adı verilen ve merkezden dışarıya doğru yayılan yüzük
biçimindeki bölgelere ayrılır. Merkezden dışa doğru pasta dilimi şeklinde olan kısma geometrik sektör denir. Geometrik sektör
içindeki küçük parçalara Track söktör denir. Track sektörlerin birleşmesiylede clusterlar oluşur İşletim sistemleri geometrik
sektörleri cluster adı verilen daha küçük sanal bölümlere ayrır. Her cluster tek bir programa ait bilgi yazılabilir. Clu ster sayesinde
harddisk daha verimli kullanılmış olur. Bir cluster birden fazla track sektörden oluşabilir. Diskler Esnek olmayan ve metal ya da
plastikten ya da camdan imal edilen parçalardır ve üzeri demir-oksit veya diğer manyetize edilebilir bir madde ile ince bir katman
hâlinde kaplanmıştır. Bu plakalar yuvarlaktır ve ortalarından elektrik motorunun miline bağlıdır. Bir hard diskin içinde birden fazla
disk plakası olabilir ve bu plakaların tümü aynı hızda
döner.
İz(Track): Verilerin kaydedilmesi amacıyla iç içe halkalar
şeklinde
üzerinde oluşturulmuş veri kayıt bölümleridir. Merkeze
aynı
iç içe dairesel halkalardan oluşur. Bir iz üzerinde ardışık
sektör parçaları
yan yana dizilmişlerdir. Okuma yazma kafası bir iz
üzerine
disk
uzaklıkta
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. Boyutu dosya sistemine göre değişir. Hardisk üzerinde verilerin
saklandığı en küçük alanlardır.
Disk deki her bölge bir etikete sahiptir. Bir dosya yazıldığında o dosyanın hangi kafa, track, sektör ve clustere yazıldığını gösteren
bir etiket vardır bu etiket te FAT’ e yazılır. FAT in
görevi hangi parçanın diskten nerede olduğu göstermek, dosyanın nerede
başlayıp nerede bittiğini işletim sistemi dosyayı okumaya veya değiştirmeye başladığında her parçanın nerede olduğunu FAT’ ten
öğrenir.
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.
Aşağıda anlatılacağı gibi değişik dosya sistemleri vardır. Fat, Fat32, NTFS gibi dosya sistemlerinin görevi hardisk
üzerinde hangi verinin disk üzerinde nerede oldu bilgisini tutmaktır. Formatlama işleminden sonra aslında disk üzerinden
veriler kalıcı olarak silinmezler; silinen verinin hangi sökterde(bölümde) olduğu bilgisidir. Bundan dolayıdır ki formatlanan
diskler üzerinde ki veriler daha sonra kurtarılabilirler.(dosya sistemini bir kitabın içindekiler bölümü olarak düşünürsek
formatlama işlemini de içindekiler bölümünü yırtmak gibi düşünebiliriz)
Düzenleyen: MEHMET GÜÇYENER-2013
DİSK SÜRÜCÜLER
2
DOSYALAMA
SİSTEMLERİ
Bütün dosya sistemleri, verilerin saklanması ve kullanılması için gerekli bir yapı içerir. Bu sistemler tipik olarak bir boot record
(sistem açılış kaydı), dizinler ve dosyaları içerir. Bir dosya sistemi üç temel işlemi gerçekleştirir; mevcut ve boş alanların
yönetimi, dosya ve dizinlerin bakımı ve her dosyanın disk üzerindeki fiziksel adreslemesinin bilinmesi.
Çeşitli işletim sistemleri, değişik dosya sistemleri kullanır (File systems), en çok bilinen dosya sistemleri;

File Allocation Table (FAT)  Dos, Windows işletim sistemlerinde kullanılır.

File Allocation Table 16 (FAT16)

File Allocation Table 32 (FAT32)  Windows 98 işletim sistemlerinde ve üst versiyonlarında kullanılır.

New Technology File System (NTFS)  Windows NT işletim sistemlerinde (çok kullanıcılı) kullanılır.

NetWare File System  NetWare işletim sistemlerinde kullanılır.

Linux Ext3 ve Linux Swap dosya sistemleri
FAT 32 FAT’e göre
%8-10 arası daha hızlıdır. Harddiski daha küçük clusterlere böldüğünde disk alanı %10 ile 20 tasarrufu
kullanılır.
FAT32 VE NTFS DOSYA SİSTEMLERİNİ KARŞILAŞTIRALIM
FAT 32
-
FAT 16’dan daha gelişmiş veri koruma yöntemleri vardır.
Disk bölümünün 512 MB tan büyük olması gerekir.
2 TB büyüklüğüne kadar sabit disk bölümlerinin kullanılmasını sağlar.
Daha küçük (4 kb) cluster büyüklüğü kullanarak diskin daha ekonomik kullanımını sağlar.
Çok büyük sabit diskleri ancak 32GB’a kadar formatlayabilir,
En fazla 4127920 dosya olabilir,
Bir dosya en fazla 4GB boyutunda olabilir,
Diskteki dağınıklık arttıkça performansı düşer,
Büyük boyutlu dosyalara erişimi yavaştır.
NTFS (New Technology File Sytstem)
- Windows NT, 2000 ve XP’de kullanılır.
- NTFS dosya sistemi kullanan Windows NT ve 2000 sürümleri FAT sürücüleri görebilir ve bu sürücülerdeki dosyaları
okuyabilirler. Ancak FAT kullanan işletim sistemleri NTFS bölümlerini göremezler.
- 256TB’a kadar HDD’leri formatlayabilir,
- Tüm dizin ve dosyaları sıkıştırabilir,
- Maksimum dosya büyüklüğü 16TB’tır, (Teorik olarak 16 TB)
- Cluster boyu küçük olduğu için yer kaybı düşüktür,
- Dosya ve dizinlere kullanıcı hakları verilerek erişim denetlenebilir,
- Dosyalarda yapılan tüm değişikliklerin kaydını tuttuğu için otomatik veri kurtarma desteği vardır,
- Dosya sistemlerinde büyük/küçük harf ayrımı önemlidir.
- Bazı karakterlerin özel anlamları olduğu için dosya isimlerinde kullanılmaz.
SABİT DİSK ÇEŞİTLERİ:
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:






PATA (IDE-EIDE),
Serial ATA,(SATA)
SCSI,
FireWire,
USB
E-SATA
Paralel ATA Arabirimi (PATA) : En fazla 4 depolama cihazının bağlanmasına olanak sağlayan bir arabirimdir. IDE (Integrated
Drive Electronics – Tümleşik Sürücü Elektroniği) olarak da adlandırılır.İki farklı kablo yapısı vardır bu kablolardan biri 40 diğeri de
80 iletkenli dir. 80 iletkenli kablo daha yüksek bant genişliğine sahiptir. 80 iletkenli kablo üzerinden 1 SN'de diskin yapısına göre
100-133 MB veri transferi yapabilir. Bu diskler 5400 veya 7200 RPM (rotate perh minute) dönüş hızında çalışırlar. Genelde 2 MB
tampon bellekleri olan bu disklerin en son gelişmeler ile 8 MB'a kadar çıkmasıdır. Teknoloji ilerledikçe tampon bellek mikterı
artmaktadır. Yerini SATA arabirimlere bırakmıştır. 46 cm kadar kablo desteği vardır bundan dolayı sadece kasa içersinde
kullanılır.
Düzenleyen: MEHMET GÜÇYENER-2013
DİSK SÜRÜCÜLER
3
 SCSI Arabirimi :
cihazlarını
değil
(Skazi
diye
okunur.
Sadece
depolama
tarayıcı veya yazıcı gibi çevresel birimlerini
kontrol eder. SCSI
üzerine
üzerindeki bir chip
gibi görev yapabilirler. Maksimum 16 adet
çevresel
kontrol edebilir. Üstelik tüm bu cihazlarla
cihazı
yüksek hızla iletişim kurar. 1 SN'de diskin yapısına göre 160 MB veri transferi yapabilir.
bağlanan
cihazlar
ana
kart
Sistem kapatılmadan yeni diskler
takılıp çıkartılabilir. Diskler 7200 veya 10000 RPM (rotate perh minute) dönüş hızında çalışabilirler. SCSI arabirimini
kullanabilmek için bir SCSI kartının takılması gerekir. SCSI bağlantının avantajı aynı anda 16 adete kadar cihazı desteklmesi ve
12 metreye kadar uzun kabloyu desteklemesiydi. Bir diğer avantajı ise SCSI'nin IDE gibi veri taransferi için gelen komutlari
islemciye yaptirmaz. Kendi üzerindeki kontrolcüye yaptirir.
 SATA Arabirimi : 10 pin fiber kablo üzerinden 1 SN'de (Kablo taşıma kapsitesi 1.5 GB) 150 MB veri transferi yapabilir. Bu
diskler 7200 veya 10200 RPM dönüş hızında çalışırlar. Genel olarak 8 MB tampon belleklerin günümüzde 16 MB tampon belleği
bulunmaktadır.
SCSI de olduğu gibi sistem kapatılmadan yeni diskler takılıp çıkartılabilir. Her kablo ile bir disk anakarta
bağlanır. Kabloların daha ince olması kasa içindeki kablo kargaşasını azaltır. Anakart ve disk üzerindeki kablo yuvarlarının
küçük olması, montaj işlemini kolaylaştırır, anakart üzerinde daha az yer kaplar. SATA’nın SATA1, SATA2 ve SATA3
standardları bulunmaktadır. SATA1, Seri ATA iletişiminin ilk versiyonudur. SATA/150 olarak da bilinir. Veri yolu hızı 1.5GHz’dir
ve veri iletim kapasitesi 150MB/s’dir. SATA2’de veri yolu hızı 3GHz’e, veri iletim kapasitesi 300MB/s’ye çıkartılmıştır. SATA 3’te
veri yolu hızı 6GHz’e, veri iletim kapasitesi 600MB/s’ye çıkartılmıştır
 SATA-2 Arabirimi : Veri transfer hızı 300 MB/SN’ e yükseltilen SATA arabiriminin geliştirilmiş versiyonudur.
 SATA-3 Arabirimi : Veri transfer hızı 600 MB/SN’ e yükseltilen SATA arabiriminin geliştirilmiş versiyonudur. En son SATA
teknolojisidir.
HARDİSK ÖNEMLİ AÇIKLAMALAR
1.
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.
2.
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.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
DİSK SÜRÜCÜLER
4
Düzenleyen: MEHMET GÜÇYENER-2013
diskin çalışmasını yavaşlatabilir.
3.
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. 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.
HARDİSK KARŞILAŞTIRMA TABLOSU
Düzenleyen: MEHMET GÜÇYENER-2013
DİSK SÜRÜCÜLER
5