13 Ocak 2010 Çarşamba

SABİT DİSKLER

SABİT DİSKLER(DRIVERS=SÜRÜCÜLER)
Verileri kalıcı olarak depolayan hafıza birimidir. Bundan dolayıdır ki; en önemli donanım
birimidir. Arızalandığında kendi maliyetinden çok daha fazla önemlidir. Tüm donanım birimi
arızalansa maliyeti kadar zarar verir ama sabit disk arızalandığında veri kaybı ve daha fazlası
anlamına gelmektedir. Sistem programlarının birçoğu diskler üzerinde arıza onarımı ve veri
kurtarma üzerinde yazılmaktadır. Sabit diskler bu gün, taşınabilir olmaları ile gelişen
teknolojiye ayak uydurmaktadır. 3 farklı yapıda sabit disk vardır. Yaygın sabit disk
üreticilerinden Seagate, WesterDigital, Samsung, ve Maxtor sayılabilir.
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.
SSD(Solid State Driver): Verileri SDRAM ve Flash hafıza yapılarında tutan sürücülerdir. Mekanik
parçaları olmadığı için performansı daha iyi ve güç gereksinimi daha düşüktür. Veri kurtarma
olanakları çok düşüktür. Mekanik yapıları olmadığı için sessiz çalışırlar.
HHD(Hybrid Hard Driver): 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.
A. HDD=Hard Disk Drive
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.
Şekil 35. Sabit diskin iç yapısı ve teme bileşenleri
HDD Çeşitleri
Fiziksel olarak tüm HDD çeşitleri birbirine benzerler ve aynı boyutlardadır. Bunları birbirinden
ayırt etmek için, güç ve veri kablo soketlerine bakılır. Bağlandıkları arayüz açısından farklılık
gösterirler.
A- PATA(IDE): Parallel Advanced Technology Attachment açılımındadır. Paralel ileri teknoloji
eklentisi anlamına gelmektedir. Bu kelime ATA, IDE, ATAPI olarak ta birçok yerde geçmektedir.
Paralel olarak veri iletimine sahiptir. Sahip olunan arabirim CDROM, DVDROM ve HDD ler için
de aynıdır. 40 ve 80 iletkenli kablo(ribbon kablo) ile anakarta bağlanır. 80 iletkenli kablo daha
yüksek band genişliğine sahiptir.
Şekil 36. IDE(ribbon) ve sata sabit disk data kablosu
B- SATA(Serial ATA): Seri olarak veri alışverişi yapan yeni bir modeldir. Band genişliği daha
fazla ve kablo boyutları uzun ve incedir.
C- SCSI(Small Computer System Interface): Daha çok sunucularda kullanılan disklerdir.
Disklerinin dönüş hızları ve performansları çok yüksektir. Bu yüzden fiyatları ev kullanımı için
uygun değildir. SCSI arabirimi disklerin dışında birçok farklı donanım (tarayıcı, DVDROM…) ile
de beraber çalışabilir. Seri ve paralel çalışan tipleri vardır. Band genişliği 640MB/s ye kadar
çıkmıştır. 8-16 adet HDD yi birbirine bağlanabilir. Kablo iletken sayıları 68 veya 50 adettir.
Aşağıda IDE, SATA ve SCSI disklerin önemli parametrelerinin karlıklı olarak verildiği tablo yer
almaktadır.
PATA(IDE) SCSI SATA
Max Hız 100 MB/s 133 MB/s 320, 640 MB/s 150, 300, 600 MB/s
Kablo uzunluğu 45 cm 1,5- 25 m 100 cm
Kablo pin sayısı 40 50, 68, 80 7
Güç girişi 4 4 15
Disk Bileşenleri
1. Disk Plakaları(Platters): Üzerinde manyetik ortam bulunan, dairesel biçimdeki metal veya
seramik katkılı cam malzemeden yapılmış disklerdir. Her bir diskin iki yüzü de kullanılır. Her
bir disk için iki adet okuma/yazma kafası(head) vardır. İz ve sektör denilen veri bileşenleri
plakalar üzerinde yer alır.
Şekil 37. Plakaların disk üzerindeki yerleşimi
2. 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.
Şekil 38. Okuma yazma kafası ve sağda bileşenleri(www.aacg.bham.ac.uk)
3. 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.
4. Sektör: 256, 512Byte gibi büyüklüklere sahip ardışık veri depolama kümeleridir. Aşağıdaki
resimde B harfi ile gösterilmiştir.
5. 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.
6. 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.
Şekil 39. Solda disk yapısı ve sağda sabit diskin dıştan görünüşü
Disk Parametreleri
Disk Dönüş Hızı(RPM=Rotate Per Minute): Diskin dakikadaki dönüş hızını gösteren bir
parametredir. Günümüzde 15.000, 10.000, 7200, 5400rpm değerlere sahip diskler
bulunmaktadır.
Tampon Bellek(Cache veya Buffer): Disk erişimi bellek erişiminden daha yavaş olduğu için
disk performansını artırmak için HDD üzerine bellek hafıza birimleri yerleştirilmiştir. Amaç
erişilmesi öngörülen verileri bellekte hazır bekletmektir. Eğer istenen veri bellekte varsa disk
erişimi olmadan veriler doğrudan bellek üzerinden gönderilir.
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.
Master/Slave Ayarı
Diskler anakart üzerine kendilerine has data ve güç kablosu ile bağlanırlar. IDE HDD’ ler için,
anakart üstündeki tek bir IDE sokete iki adet HDD bağlanabilir. Bu bağlantı şekline paralel
bağlantı denir. Günümüz anakartlarında iki adet IDE yuvası vardır. Dolayısıyla bir bilgisayara en
fazla 4 adet (IDE)PATA disk bağlanabilir. SATA diskler için ise anakart üzerinde kaç adet soket
varsa o kadar disk bağlanabilir. Bunlarda paralel bağlantı(aynı kabloya iki adet) söz konusu
değildir. Aşağıda IDE ve SATA anakart bağlantı soketlerini gösterilmektedir.
Şekil 40. Anakart üzerindeki IDE ve SATA veri kablosu bağlantı soketleri
Bir IDE kablosuna iki adet HDD bağlanabilir. İkisi de birbirine paralel bağlandığı için birisi için
gelen veri ve okuma yazma komutu, diğerine de gelecektir. Bu durumda gelen veriler ve
komutlar hangi disk için olduğu anlaşılamaz. Bu kargaşayı önlemek için disklerden birisi
birincil(master), diğeri ikincil(slave) olara ayarlanmalıdır.
Şekil 41.PATA diskler için master/slave ayarı yapılışı ve jumper resimleri
Her PATA diskin üzerinde master/slave ayarının nasıl yapılacağına ilişkin bir tablo vardır. Bu
tabloya bakarak jumper denilen iletken birleştiricileri uygun pinlere takarız. Her IDE kablosuna
bağlanan iki HDD den biri master diğeri slave olmak zorundadır. Eğer master/slave ayarı
yapılmazsa diskler sistem tarafından görülmezler.
Şekil 42. Master slave ayar tablosunun disk üzerindeki yerleşimi
NOT: Master/slave ayarına alternatif olarak eğer 80 iletkenli kablo kullanılıyorsa paralel
bağlanan her iki IDE diskin, Cable Select pinlerine jumper takılırsa bu durumda master/slave
ayarına gerek kalmadan disklerin birisi master diğeri slave olarak otomatik ayarlanacaktır.
Disklerin Montajı
PATA disklerin montajını yaparken önce Master/Slave ayarı gerekiyorsa yapılmalıdır.
Bahsedildiği üzere SATA disklerde bu ayara gerek yoktur. Sonra sabit disk kasa içerisindeki
yuvalara vida ile her iki taraftan sıkıca oynamayacak şekilde vidalanmalıdır. Son olarak veri ve
güç kabloları takılarak montaj tamamlanır. Aşağıda PATA ve SATA sabit disklerine ait veri ve
güç kablolarının bağlı olduğu resimler görülmektedir. PATA disklerde veri kablosunun bir
kenarında kablo boyunca genelde kırmızı(aşağıda beyaz) renkte bir şerit bulunur. Kablo disk
üzerine bağlanırken, bu renkli şerit tarafı mutlaka güç kablolarına bakmalıdır.
Şekil 43. IDE ve SATA diskler için kablo bağlantıları
B. SSD(Solid State Drive)
HDD disklerin yerini almaya başlayan kayıt birimidir. Mekanik(motor, disk, okuma yazma
kafası) yapıya sahip olmadığı için arama ve bekleme gibi mekaniksel gecikmeler burada
görülmezler. Veriye ulaşım daha hızlıdır. Yapısını SDRAM veya Flash hafıza tipleri oluşturur.
Şekil 44. Solid State Driver kalıcı hafıza birimi. Dış ve iç yapısı
HDD disklere göre daha hızlı, sarsıntı ile zarar görmeyen, daha az güç harcayan, daha az yer
kaplayan bir yapıları vardır. Fakat veri kurtarma olanakları, kullanım ömürleri, çalışmasını
etkileyecek elektriksel faktörlere karşı hassasiyeti ve fiyatları ile şimdilik HDD lerin
gerisindedir.
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.
WindowsVista tarafından yazılımla ReadyDrive 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.

Şekil 45. HHD disk dıştan görünüş ve sağda bileşenleri
RAID(Redundant Array of Independent Disks)
“Bağımsız disklerin artıklı dizisi” anlamına gelmektedir. Aynı veriyi farklı disklerde saklama
teknolojisidir. Artıklı kelimesi ise veri güvenliğini ifade etmektedir. Yani farklı diskler
birbirlerindeki verilerin parametre artıklarını tutuyor anlamına gelmektedir. Bu teknoloji disk
bozulmalarına, hatalı kodlamalara, büyük disk boyutları elde etmeye ve performansa pozitif
etkisinden dolayı özellikle sunucularda sıkça kullanılan bir yöntemdir. İşletim sistemi RAID
arayüzü ile birbirine bağlanmış diskleri tek disk gibi görmektedir. Yedekleme işlemi isşetim
sisteminin çoğunlukla haberi olmadan donanım bazında yedeklenmektedir. RAID teknolojisinde
SATA, PATA ve SCSI diskler kullanılabilmektedir. Çeşitli RAID konfigürasyon seviyeleri aşağıda
verilmiştir. PATA disklerle yapılan RAID seviyeleri RAID0, RAID1 ve RAID0+1 dir.
RAID 0: Eşlik biti(hata toleransı için) olmaksızın performansı artırıcı özelliğe sahip RAID
türüdür. Hata düzeltme etkisi yoktur. Herhangi bir diskin bozulması tüm diskleri kullanılmaz
yapar. Bilgi bloklara ayrılarak her bloğun farklı disklere yazılması sağlanır. Bağlı disklerin
boyutları toplanarak diskin kapasitesini oluşturur. Örneğin 360GB lık iki adet disk RAID0
konfigürasyonunda toplamda 720GB lık bir kapasite sağlayacaktır. Bu seviye için en az iki disk
gereklidir.
RAID 1: Burada performans yerine veri güvenliği esas alınmıştır. Disklerdeki veriler birbirinin
aynısıdır(mirrorng=aynalama). Toplam disk boyutu en küçük disk kadardır. Bu seviyede disk
okuma hızı artar fakat yazma hızı tek disk hızı kadardır. Veri güvenliği çok çok önemli olduğu
durumlarda kullanılır. Disklerden birinin bozulması sistemin çalışmasını etkilemez. Bozulan
diskin yerine yenisi takılarak yedekleme işlemi diğer disk üzerinden yeniden yapılabilir. Bu
seviye için en az iki disk gereklidir.

RAID 2: Bit seviyesinde her bir diske yayılmış veri bloklarına karşılık birden fazla ECC(hata
bulma&düzeltme) sürücüleri kullanılarak oluşan yapıdır. Burada disk performansı ve güvenlik
orta seviyede olsa da veri boyutunun düşük olması verimi azaltmaktadır. Ayrıca diskten okuma
yaparken her bir veri ECC disklerindeki eşlik bitlerine bakılarak kontrol edilmesi gerekir.
RAID3’e göre bir avantajı yoktur ve ticari anlamda kullanım yeri hemen hiç yoktur. Rasgele
okuma ve yazma hızları düşüktür. Bu seviye için en az 10+4 veya 32+7 disk gereklidir. 10+4
yapıda 10 disk veriyi 4 diskte ECC kodlarını tutmaktadır.
RAID 3: Burada veriler byte büyüklüğünde farklı disklere yazılır. Veriye ait ECC kodları ayrı bir
diske yazılır. Bir anda tüm sürücüler aynı adreste olmak zorundadır. Sıralı yazma ve okuma
performansı oldukça yüksektir. Rasgele okuma hızı iyi fakat yazma hızı düşüktür. Ayrı disk
üzerine eşlik bitlerinin yazılması yazma işlemi sırasında darboğaz oluşturur. Yüklü tek parça
dosya(video) uygulamaları için çok uygun bir çözümdür. Bu seviye için en az üç disk gereklidir.
RAID 4: RAID3’e göre verilerin boyutu artırılmıştır ve RAID ile sıkça karıştırılır. Veriler bloklar
halinde ayrı ayrı disklere yazılır. Sıralı ve rasgele okuma performansı RAID3 e yakındır. RAID3’e
göre tek avantajı veriler bloklara ayrıldığı için uygulamaya göre bloktaki veri miktarının yüksek
performans için ayarlanabilmesidir. RAID3 teki gibi ayrı disk üzerine eşlik bitlerinin yazılması
yazma işlemi sırasında darboğaz oluşturur. İyi bir performans ve hata düzeltmeye sahiptir. Bu
seviye için en az üç disk gereklidir.


RAID 5: RAID seviyelerinin en çok kullanılan popüler seviyesidir. Veriler farklı disklere bloklar
halinde yazılırlar. Fakat ECC kodları için ayrı bir disk bulunmaz ve her bir veri diskine veriye
ait ECC kod parçaları yazılır. Bu seviyede RAID3 ve 4 seviyelerindeki yazma işleminde meydana
gelen darboğaz en aza indirilmiştir. Veritabanı ve sunucu uygulamalarında sıkça kullanılır. Bu
seviye için en az üç disk gereklidir.

Hiç yorum yok:

Yorum Gönder