Temel Bilgi Teknolojileri

1. Temel Bilgi Teknolojileri Bölüm – 8: Disk Sürücüler

2. Sabit Disk Sürücüler (Hard Disk Driver HDD) • Sabit Disk Nedir?Manyetik disklerden oluşan, bilgileri elektromanyetizma ile oluşturarak kalıcı olarak saklayabilen bir depolama birimidir.

3. Sabit Diskin Yapısı

4. Sabit Diskin Yapısı • Manyetik Diskler: • Sabit diskler dönen disklerden oluşmaktadır. • Diskler alüminyum veya cam gibi manyetik özelliği olmayan malzemeden yapılırlar. • Her bir diskin yüzeyi manyetik alan etkisine sahip bantlarla kaplanır.

5. Sabit Diskin Yapısı • Manyetik Diskler: • Manyetik diskler iz (track) ve dilim (sector) denilen bölümlerden oluşur. • Disk üzerindeki her bir dairesel alana track denir. • Track ler üzerinde ayrılmış alanlara ise sector denir. • Her sector un alabileceği bilgi miktarı sabittir.

6. Sabit Diskin Yapısı • Manyetik Diskler: • 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. • 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.

7. Sabit Diskin Yapısı • Okuma Yazma Kafası: • Disklere bilgi yazmak ve disklerden bilgi okumakla görevlidirler • Kafaların ucunda manyetik alan üreten ve manyetik alan algılayan bir sistem bulunmaktadır • Her bir disk için iki adet yazma okuma kafası görev yapmaktadır. Böylece diskler çift taraflı kullanılabilir.

8. Sabit Diskin Yapısı • Kontrol Kartı: • Diskleri döndüren motorun hareketlerini, yazma/okuma kafalarını hareket ettiren taşıyıcı kolun hareketlerini ve yazma-okuma işlemini kontrol eden karttır.

9. Sabit Disk Tanımları • Sabit diskler kapasiteleri ve devir sayılarıyla anılır. • Sabit disklerin kapasiteleri saklayabilecekleri bilgi miktarını ifade eder. • Devir sayısı RPM (Rotation Per Minute – dakika başına dönüş sayısı) olarak isimlendirilir ve sabit disk plakalarının dakikadaki dönüş sayısını belirtir.

10. Sabit Diskte Bilgi Yazma ve Okuma İşlemleri • Disk yüzeyinde, manyetik yük taşıyabilen ve her biri bir mıknatıs gibi, bir kuzey ve bir de güney kutbuna sahip olan, zerrecikler mevcuttur. Bu zerrecikler rasgele dağılmış durumdadırlar. • Manyetik kafa, bu zerreciklerden oluşan çok küçük bir grubun yükünü, yani kuzey ve güney kutuplarının yerlerini değiştirebilir

11. Sabit Diske Bilgi Yazma • Demir parçacıklarının bilgi olarak organize edilmesi için, diskin üzerinde askıda duran yazma/okuma kafasına sarılmış bobin telinin içinden elektrik akımı geçirilir. • Demir parçacıkları manyetize edilir ve pozitif kutuplar yazma/okuma kafasının negatif kutbu etrafında, negatif kutuplar ise yazma/okuma kafasının pozitif kutbu etrafında toplanır. • Manyetize olmuş parçacıklardan dönen disk üzerinde hizaya sokulmuş bir bant oluşturulduktan sonra ikinci bir bant oluşturulur. • Aynı yönde bulunan iki bant “0” değerli biti, zıt yönde dizilmiş iki bant ise “1” değerli biti oluşturur. • Bantlardaki sıralamayı değiştirmek için bobindeki akım yönü değiştirilir.

12. Sabit Diskten Bilgi Okuma • Okuma işlemi yapılacağında bobine elektrik akımı gönderilmez. • Okuma-Yazma kafası manyetize bantların üzerinden geçerken oluşan manyetik alandan etkilenir ve bobin üzerinde bir elektrik akımı oluşur. • Oluşan elektrik akımının yönünden saklanan bilginin “1” mi yoksa “0” mı olduğu anlaşılır.

13. Sabit Disk İşlemci İlişkisi

14. Sabit Disk Çeşitleri • Sabit diskler kendilerine erişim sağlanılan teknolojiyle anılırlar. Bu teknolojiler günümüz itibariyle şu şekildedir: • ATA (IDE-EIDE) • SCSI • SAS • Serial ATA • FireWire • USB • Fiber Channel

15. Sabit Disk Çeşitleri • IDE (Integrated Drive Electronics) • IDE, bilgisayarlarda harddisk ve CD-ROM gibi depolama aygıtlarıyla bilgisayar arasında veri iletişimi gerçekleştiren bir standartdır. • IDE teknolojisinin kullanıldığı farklı çeşitleri mevcuttur (paralel ATA (PATA), IDE, ATAPI ve UDMA).

16. Sabit Disk Çeşitleri • IDE standardının yalnızca 46 cm’ye kadar kablo uzunluğuna izin vermesinden dolayı çoğunlukla kişisel bilgisayarlarda dahili olarak kullanılmaktadır.

17. Sabit Disk Çeşitleri • Dünden bugüne IDE… • IDE standardının ardından 1994 yılında EIDE (Enhanced IDE) standardı duyuruldu. • IDE standardında 528MB’a kadar veri okunabilirken, EIDE teknolojisiyle bu sınır 8.4 GB’a çıkartılmıştır. • İlk nesil IDE sürücülerinde, kullanılan PIO (Programmed Input/Output) tekniğinde bilgilerin MIB tarafından okunması gerekmekteydi. Bu sebeple IDE sabit diskler yavaş kalıyordu. • Ancak DMA(Direct Memeory Access) teknolojisi ile birlikte bu yavaşlık ortadan kalktı.

18. CPU SABİTDİSK RAM Sabit Disk Çeşitleri • DMA (Direct Memory Access) (Doğrudan Bellek Erişimi) • IDE teknolojisinde, sabit diskten okunan bilgi MİB üzerinden RAM’a kaydediliyordu. Bu da zaman kaybına sebep oluyordu. • DMA sayesinde CPU baypas edilerek doğrudan RAM’ e bilgi yazılabiliyor. • Ultra DMA ise sistem saatinin her hareketinde 2 defa bilgi göndererek DMA’nın hızını ikiye katlamaktadır.

19. Sabit Disk Çeşitleri • Dünden bugüne IDE… • Eski nesil CHS adresleme tekniğinden LBA adresleme tekniğine geçişle birlikte ATA sürücülerinin kullanılabilir kapasiteleri 504 MB’tan 137 GB’a kadar yükseltilmiştir. • İlerleyen yıllarla birlikte LBA adreslemesi 28 bitten 48 bite yükseltilerek kullanılabilir disk sürücüsü teorik olarak 144PB (PetaByte) seviyesine çıkartılmıştır. • Ancak günümüz işletim sistemlerinin mevcut dosyalama sistemleri nedeniyle 2TB’dan daha büyük disk sürücülerinin kullanılabilmesi söz konusu değildir.

20. Sabit Disk Çeşitleri • SCSI (Small Computer System Interface)

21. Sabit Disk Çeşitleri • SCSI • SCSI teknolojisi sabit disk sürücülerinde, kaset sürücülerinde, optik sürücülerde, yazıcı ve tarayıcı gibi harici çıkış cihazlarında da yaygın olarak kullanılan bir standarttır. • SCSI teknolojisi, cihaz bağımsızlığı sağlama ilkesiyle geliştirilmiştir. Bu durum, SCSI teknolojisinin teorik olarak her cihazda kullanılabilmesi anlamına gelir.

22. Sabit Disk Çeşitleri • SCSI ve ATA Karşılaştırması • SCSI sabit diskler, ATA disk sürücülerine göre daha yüksek RPM değerlerinde üretilmektedir. • SCSI sabit diskler, nispeten server(sunucu) uygulamalarına yönelik geliştirildiği için önbellekleri (cache) daha büyüktür. • SCSI sabit diskler, aynı anda birden fazla komutu işleyebilir. ATA’da aynı anda yalnızca tek komut işletilebilir. SATA ise birden fazla komut işletilebilir duruma gelinmiştir. • SCSI sabit disklere, tek bir hat üzerinde, ATA’ya kıyasla çok daha fazla cihaz bağlanabilir.

23. Sabit Disk Çeşitleri • SCSI ve ATA Karşılaştırması • SCSI sabit diskler için kontrol kartı gerektirir. • SCSI sabit disklerin Kablo uzunluğu daha fazladır. • SCSI kontrol kartı kendisine bağlı tüm cihazları MİB’ ne ek yük getirmeden kontrol edebilir. • Bir SCSI zincirindeki tüm cihazlar aynı anda çalışabilme özelliğine sahiptir. • SCSI teknolojisi daha pahalıdır.

24. Sabit Disk Çeşitleri • SAS (Serial Attached SCSI) • SCSI’nin şu ana kadar anlatılan tüm versiyonları paralel veri iletimi gerçekleştirirken bu versiyonda seri iletim yapılmaktadır. • Veri iletimi 160 MBps’ den 3GBps’ye çıkartılmıştır. • Her bir SAS portu 128 adet cihaz desteğine sahiptir.

25. Sabit Disk Çeşitleri • Serial ATA • Paralel olan ATA’ nın alt yapısını kullanarak seri iletişim ile çalışan bir teknolojidir. • Önceleri bilgisayarın içinde kullanılabilecek şekilde üretilmiştir. Ancak daha sonraları harici(external) SATA versiyonu da (eSATA) üretilerek USB disklere alternatif olmuştur. • USB harddisklerden daha hızlıdır ancak harici elektrik gerekmesi dezajantajıdır.

26. Sabit Disk Çeşitleri • Serial ATA • SATA1, SATA2 ve SATA3 olmak üzere 3 versiyonu çıkmıştır. Bu versiyonların hızları • SATA 1: 150MBps • SATA2 : 300 MBps • SATA3 : 600 MBps

27. Sabit Disk Çeşitleri • SATA teknolojisinde Master/Slave ayarı ortadan kalkmıştır. • Çünkü her cihaz ayrı kablolarla bağlanmak zorundadır.

28. Sabit Disk Çeşitleri • SATA teknolojisi kullanılarak özellikle sunucu bilgisayarlarda kullanılan RAID sistemlerde yüksek performans elde edilmiştir. • RAID: Çok sayıda cihazın aynı kanal üzerinden bir biriyle haberleşmesini sağlayan teknolojidir.

29. Optik Diskler

30. CD-ROM ve CD Writer Sürücüler • CD-ROM disklerin kapasitesi 650 MB’ dır. • CD-R ve CD-RW olmak üzere iki çeşittir. • Genellikle IDE arabirim ile kullanılırlar. Bunun yanında SCSI, SATA arabirim kullananalar ile harici (external) şekilde USB bağlantılı olanlar da vardır.

31. CD (Compact Disk Yapısı) • Polikarbonat plastikten 1,2 mm. kalınlığında üretilmektedir. • Polikarbonat plastik, şeffaftır, kolay şekil alabilir ve ışığı çok iyi geçirmektedir. • Akrelik ise ısı ve diğer bozucu etkilere karşı dayanıklıdır.

32. CD (Compact Disk Yapısı) • CD üretilirken polikarbonat madde üzerinde çeşitli çukurlar oluşturulur. Bu çukurlar 1 bilgisini, tümsekler ise 0 bilgisini ifade etmektedir

33. CD (Compact Disk Yapısı) • CD’lerin en önemli özelliği manyetik disklerden farklı olarak spiral şeklinde tek bir izden oluşmalarıdır Spiral yapı CD’nin iç kısmından dış kısmına doğru ilerlemektedir. • İzlerin genişliği 0,5 mikron ve spiral izin her bir sırası arasındaki mesafe 1,6 mikron kadardır. Bu nedenle spiral şeklindeki izin uzunluğu oldukça fazladır (düz bir şekilde açıldığı düşünülecek olsa 5 km uzunluğu bulmaktadır).

34. CD (Compact Disk Yapısı) • CD’lerin sektör yapısı da manyetik disklere göre farklıdır. Manyetik diskte diskin dışına doğru sektörlerin boyutu artmaya başlar. • Ancak CD’lerde spiral izin her bir sektörü eşit boyuttadır. CD sürücülerde okuma hızı duruma göre değiştirilir. • CD’nin dış taraflarına yaklaşıldığında hız yavaşlatılırken iç taraflara doğru hız yükseltilir. Bunun sebebi, dışa doğru gidildikçe optik algılayıcının, algılaması gereken bilgi yoğunluğu artması ve optik algılayıcıyı dengede tutma çabasıdır.

35. CD Sürücünün Çalışma Şekli • CD sürücünün görevi CD üzerinde oluşturulmuş olan ve bilgi anlamına gelen (‘0’ ve ‘1’) boşluk benzeri çukurları algılamaktır.

36. CD Sürücünün Çalışma Şekli • Lazer ışın hüzmesi boşluklara denk geldiğinde optik algılayıcıya geri dönmeyecek şekilde saçılır. Ancak düz bölgelere gelen lazer ışın huzmesi, optik algılayıcıya doğrudan geri döner.

37. CD Sürücünün Yapısı

38. CD Sürücünün Yapısı • CD-ROM sürücüler ya da CD sürücüler genel olarak 3 ana bileşenden oluşur: • Sürücü Motoru: Sürücü motoru, diski döndürür. Çok kararlı olarak kontrol edilen ve okunan CD bölgesine göre hızı değişen bir motordur. • Lazer Düzeneği: Bir lazer ve lazer düzeneğinden oluşan bu sistem aracılığıyla CD üzerindeki çukurlar okunur. • Lazer Taşıma (İzleme) Düzeneği: Bu düzenek sayesinde, lazer düzeneği hareket ettirilir ve CD üzerindeki iz, mikron çözünürlüğü hassasiyetinde izlenir.

39. CD Sürücünün Yapısı • CD sürücüler, çalışma hızlarıyla anılmaktadır. CD sürücülerin saniyede okuyabildikleri maksimum veri hızı X harfiyle harflendirilir. • 1X = 150 KBps • CD sürücülerin, ulaştıkları en yüksek veri transfer hızı 52X’dir.

40. Kaydedilebilir CD’ler • 3 tip CD vardır • CD-ROM: İçine bilgiler üretici tarafından yerleştirilir ve silinemez, değiştirilemez • CD-R: Boş olarak satılır içine bir kereye mahsus olmak üzere bilgi yazılabilir ancak silinemez. • CD-RW: İçindeki bilgi silinebilir ve tekrar tekrar yazılabilir.

41. Kaydedilebilir CD’ler Bilgi Yazma • CD’lere bilgi yazılması CD yakmak (CD Burning) olarak bilinir. Gerçekten de lazer ışınlarıyla polikarbonat yüzeyin yakılması söz konusudur.

42. Kaydedilebilir CD’ler Bilgi Yazma • Yakılan katman ilk durumda saydamdır ve ışığı geçirir. (tüm ışık alüminyum yüzeyden algılayıcıya geri yansır). • Yoğunlaşmış lazer ışınına maruz kalan bölgeler opak duruma (karanlıklaştırılır) gelir. Opak bölgeler, ışığı algılayıcıya geri yansıtmaz.

43. Kaydedilebilir CD’ler Bilgi Yazma • CD-RW disklerde yazma işlemi: • Boş CD-RW’ın yazılabilir katmanı ilk durumda kristalize durumdadır. Kristalize yapının erime noktasına kadar yakılmasıyla bilgi işlenir. • Oluşturulan bilginin silinmesi için yazma lazeri kadar güçlü olmayan silme lazeri kullanılır. • Silme lazeriyle daha önce yakılmış olan kristalize yüzey eritilemez, ancak yüzeyin yeniden kristalize olmasını sağlayacak kadar ısıtma işlemi yapılabilir. Böylece yazılabilir yüzey eski hâline kavuşturulur.

44. CD Yazıcısının Yapısı • Okuma lazeri, yazma lazeri ve silme lazeri olmak üzere üç lazer bulunur. • Yazma lazeri okuma ve silme lazerlerine göre çok daha güçlüdür. Böylece yazma lazeriyle CD-R ve CD-RW’ın kristalize yüzeyini eritecek sıcaklıklara çıkılabilir.

45. CD Yazıcının Çalışması • Kristalize yüzeyin yazılan kısımları saydam (transparan) yapısını kaybeder ve karanlıklaşır. Karanlık bölgeler ‘0’, saydam kalan bölgelerse (dokunulmayan bölgeler) ‘1’ olarak kodlanır (CD-ROM’larda da düz bölgeler ‘1’, çukurlar ‘0’ olarak yorumlanır). • Silme işleminde silme lazeri kullanılır. Silme lazeri; okuma lazerinden daha güçlü olup, yazma lazeri kadar güçlü değildir. Silme lazeriyle kristalize yapısını kaybetmiş olan bölgeye kristalize özelliği geri kazandırılır.

46. CD Yazıcının Hızları • CD yazıcılar üç farklı hız değeriyle karşımıza çıkar. Bunlar üç farklı sayıyla gösterilir. • Örneğin 40/12/48 ya da 40X/12X/48X gibi değerler CD sürücünün kapağı üzerine yazılır. • Bu değerler sırasıyla yazma(write) / yeniden yazma(rewrite) / okuma(read) şeklindedir. • Bu hızların oluşabilmesi için CD nin üzerinde yazan değer de önemlidir.

47. DVD (Digital Video Disc) • Standart bir DVD 4,7 GB veri saklayabilir. • Bununla birlikte yeni teknolojilerle DVD lerin kapasitesi 17 GB’ a kadar ulaşmıştır.

48. DVD (Digital Video Disc)YAPISI • CD ler gibi tek bir izden meydana gelmiştir. • CD lerle bulunan boşluklar DVD de çok daha küçüktür. • Çift taraflı ve çift katmanlı çeşitleri bulunmaktadır

49. DVD (Digital Video Disc)YAPISI

50. DVD Sürücülerinin Yapısı • DVD sürücülerde de yüzey alanlarını okumak için lazer kullanılır. DVD sürücülerde çukurların genişliği daha ufak olduğundan kullanılan lazerin dalga boyu daha küçük olmalıdır. • Bu nedenle CD sürücülerde infraruj lazer kullanılırken DVD sürücülerde kırmızı lazer kullanılır.