Hard Disk Nasıl Çalışır?

Günümüzde neredeyse tüm bilgiler bilgisayarlarda kaydedilip saklanıyor ve ihtiyaç duyulduğunda yine buradan o bilgilere ulaşmak mümkün oluyor. Sağlık, eğitim, banka gibi neredeyse tüm bilgilerimiz, dosyalarımız bilgisayarlarda depolanıyor. Üstelik bu işlem çok kısa sürelerde gerçekleştirilebiliyor. Bilgisayarın bu çok önemli parçasını gelin birlikte yakından inceleyelim.

A- A+

16.01.2019 tarihli yazı 27849 kez okunmuştur.

Bilgisayar günümüzde kağıt ve kalemi ortadan kaldıran bir icat haline geldi. Artık tüm bilgiler bilgisayarlara kaydedilip saklanabiliyor ve gerektiği durumda yine buradan kaydedilen verileri bulmak hızlı bir şekilde gerçekleştiriliyor. Üstelik bilgisayarlar elektrikler gittiğinde bile dosyalarımızı saklayarak bize burada kalmıştınız şeklinde hatırlatmalar yapabiliyor. Banka, sağlık, sigorta, üniversite ve diğer tüm işlemler artık bilgisayarlar üzerinden gerçekleştiriliyor. Bilgilerimizi manyetizma kullanarak bilgisayarlarda saklamamızı sağlayan cihaza hard disk adı verilir. Bilgisayardaki bu ekipmanı gelin bu yazımızda yakından tanıyalım.

►İlginizi Çekebilir: Bilgisayarın Temelleri

Hard Diskin Tarihçesi

İlk hard disk, 4 Eylül 1956'da IBM tarafından IBM 350 Disk Depolama Birimi olarak duyuruldu ve Reynold B. Johnson tarafından geliştirildi. İlk çıkan hard diskler sadece birkaç megabyte veri depolayabiliyorlardı ve oldukça büyüklerdi. 1980’lerde ise çok pahalıydı ve çok az kişisel bilgisayar bir hard disk sürücüye sahipti.

80’lerin sonlarında ise kişisel bilgisayarlarda standart bir hard disk görmek mümkündü. 20. yüzyılda okuma yazma kafasının disk bölümünde çok hızlı hareket etmesiyle hard disk sürücüleri ile veri saklama işlemi hız kazandı. Diskteki herhangi bir bölüme ulaşılıp verilerin okunması ve diske yazılması kolay hale geldi.

Hard Disk Sürücüsündeki Parçalar

Hard diskte bilginin manyetik şekilde depolandığı bir veya birden fazla gümüş plaka, bilgileri kaydetmek veya saklamak için okuma kafası adı verilen mıknatısı hareket ettiren bir kol ve herşeyi kontrol eden elektronik bir devre vardır.

►İlginizi Çekebilir: Bilgisayarlar Neden 2’lik Sayı Sistemleri Kullanır?

1.Okuma yazma kolunu hareket ettiren aktüatör adı verilen parçadır. Eski sürücülerde bu ekipman yerine step motor kullanılıyordu. Çoğu modern hard disk sürücüsünde aktüatör yerine ses bobinleri kullanılmaktadır. Step motorlar ile karşılaştırıldığında okuma yazma kolunun daha hızlı, hassas ve güvenilir şekilde yerleşmesini sağlar.

2.Okuma yazma kolu, okuma yazma kafasının ileri geri hareketlerini kontrol edebilmeyi sağlar.

3.Merkezi iş mili, plakanın hızlı dönmesini sağlar.

4.Manyetik plak bilgileri her iki yüzünde de saklayabilir.

5.Bağlantılar sayesinde hard disk sürücüsü bilgisayardaki devre kartına bağlanır.

6.Okuma yazma kafası, okuma yazma kolu ucunda bulunan ve bilgilerin okunup yazılmasını sağlayan küçük bir mıknatıstır.

7.Devre kartı plakaya gelen veri akışını kontrol eder.

8.Konnektör ile devre kartından okuma yazma kafasına ve plakaya veri taşınır.

9.Küçük mil okuma yazma kolunun hareketini sağlar.

Hard disk birbiri üzerine dizilmiş elektromanyetik plakalardan oluşur. Plakalar mıknatıslanabilen veya manyetik hale getirebilen ince metal tabaka ile kaplanmış cam, seramik veya alüminyum gibi malzemelerden yapılmış disklerdir. Her plaka arasında bir miktar boşluk bulunur. Bu boşluk sayesinde plakalar birbirine çarpmaz ve veri kaybı yaşanmaz. Plakalar disk çalışırken 3.600 veya 7.200 rpm hızda dönerler. Her bir plakanın iki yüzü de veri depolar. Bu verilerin okunması ve yazılması görevini kafalar üstlenir. Büyük sürücüler bir mil üzerine istiflenmiş bir dizi plakaya sahiptir.

►İlginizi Çekebilir: Elektrik-Elektronik Mühendisliğinde Bilgisayar Programları

Plaka yüzeyinde yer alan dairesel halkalara iz (track) adı verilir. İzlerin daha küçük dilimlere ayrılması ile elde edilen en küçük parçalara ise sektör adı verilir. Bir sektör 512 byte veri tutabilir. Hard diskte yer alan kafa, sektör ve izler sayesinde veriler kaydedilir.

Okuma yazma kafaları manyetik yüzeye sahiptir. Bir kol ile sürücünün merkezinden dış kenara hareketi sağlanır. Aşınma ve yıpranma olmaması için plakalara dokunmazlar. Kafa ile plaka yüzeyi arasında bir sıvı veya hava tabakası bulunur.

Elektronik donanımlar hard diskte bir pano üzerinde bulunur. Kafa, sektör ve iz arasındaki bağlantıyı kontrol ederler. Bir elektronik donanım olan disk denetleyici erişmek istediğimiz plaka, kafa ve sektörün yerini belirler ve verilere ulaşımımızı kolaylaştırır. Disk denetleyiciler hard diskte ya disk sürücünün kendi devre kartında yada bilgisayarın ana kartında yer alır. Bir hard diskte manyetik kayıt malzemesi alüminyum veya cam disk üzerine yerleştirilir. İç dış hava basıncını kontrol eden filtrelenmiş bir hava deliği de bulunmaktadır.

Elektronik donanımlar sayesinde;

►Okuma/yazma mekanizması kontrol edilir.
►Plakaları döndüren motor, iş mili ve kafa aktüatörü kontrol edilir.
►Sürücüdeki manyetik alan okunur ve yazılır.
►Veri trafiği düzenlenir.

Hard Disk Nasıl Çalışır?

Veriler diske dosya şeklinde yazılır. Bir dosya ise bir byte dizisinden oluşmaktadır. Herhangi bir dosya istendiği zaman hard disk bu byte dizisinden gerekli olanları alarak CPU’ya gönderir. Veri hızı sürücünün CPU’ya gönderdiği byte miktarının bir saniyeye oranıdır. Bu oran bir hard diskte saniyede ortalama 5 ile 40 megabyte olarak değişkenlik göstermektedir. Bir dosyayı bilgisayarda aramak istersek karşımıza arama süresi terimi çıkar. Arama süresi ise dosya CPU’dan istendiği andan itibaren dosyanın 1 byte kadarının CPU’ya ulaşması arasında geçen süredir. Bu işlem 10 veya 20 milisaniye kadar sürmektedir.

Hard diskte plakalar arasında yer alan manyetik alanlarda bulunan veriler okuma yazma kafası veya RW kafası adı verilen ekipman yardımı ile okunur ve yazılır. Hard disk dönerken hard diskte yer alan kafanın manyetik bölgeyi doğru şekilde bulması gerekir. Kafa sektörlere erişimini sağlayacak bir aküatör koluna bağlı sürgü üzerine yerleştirilir.

►İlginizi Çekebilir: Mikroişlemci Nedir ve Nasıl Çalışır ?

Kafanın hareket edebilmesi için aküatöre bağlı bulunan bobinler üzerine bir elektrik akımı gönderilir. Bu elektrik akımı için ise Lorentz kuvveti kullanılır. Bobin iki mıknatıs arasına yerleştirildiği için akım ters yönde akabilir ve ileri gidilebildiği gibi geriye doğru da hareket edilir. Okuma kafası manyetik alan varlığında veriyi okur. Okuma anında elektrik direncinde bir değişiklik meydana gelir. Bu elektrik alanları kodlanarak sistem tarafından işlenip okunmak üzere CPU’ya iletilir. Böylece veriler okunarak diske yazılır.

Kafanın plakalar arasındaki manyetik alanı bulabilmesi için genellikle Faraday’ın Endüksiyon kanunu kullanılır. Sürücü kafası diskin ortasına yakın konumlandırılır. Bu nedenle diskin merkezine yakın kısmında yer alan izlere yazılan veriler dış kısımlarındakine göre daha fazladır.

►İlginizi Çekebilir: Mikrodenetleyiciler Nasıl Çalışır? |1. Bölüm

Diske bir veri yazmak için en yakın kafadan elektromanyetik akı iletilir. RW kafası döner bir levha üzerinde indüklenen kuvvetle hareket eder. Kafa ve plaka arasında bir mesafe bulunur. Kafa bir yada sıfır değeri indüklemek için manyetik polarizasyonu değiştirir ve diske veri yazılır. Tüm veriler byte olarak depolanır. Bilgisayar kapatıldığında kafanın bir veriyi çizerek yok etmesinin önüne geçmek için kafa güvenli bir bölüme kaldırılır.

Hard diskin bilgileri depolama özelliği gibi çok önemli bir avantajı vardır. Hard diskler dişli çarkları olmadığı için aşınma ve yıpranma problemi ile oldukça az karşılaşılır. Böylece daha uzun ömürlüdürler. Ancak bazı dezavantajları da mevcuttur. Hard diskin içerisindeki küçük bir toz parçası okuma yazma kafasının yukarı aşağı sıçramasına ve dolayısı ile plakalara çarpmasına, manyetik malzemelerin zarar görmesine neden olur. Bu durumda hard diskteki tüm bilgiler kaybolur ve disk çöker. Bu durumun en olumsuz yönü ise öncesinde önlem alınamadan herhangi bir uyarı durumu olmadan gerçekleşmesidir. Bu nedenle önemli belgeler mutlaka ek bir flash bellekte muhafaza edilmelidir.