Bir Sabit Disk (Hard Disk) Nasıl Çalışır?

Pekçok bilgisayar "uzmanı", PC toplar, işletim sistemini kurar, sorunları da çözebilir ama bazı dahili bileşenlerin nasıl çalıştığını bilmez. Sabit disk de bu donanımlardan biridir. Sabit diskler zaman içinde inanılmaz bir gelişme göstermiş, hem kapasiteleri hem de hızları artarken, boyutları da küçülmüştür.

Örneğin, okuma kafaları nasıl hareket ediyor? Disk kafası, sadece birkaç nanometre genişliğindeki bir bölgeyi inanılmaz doğrulukta ve çok kısa bir sürede (birkaç milisaniye) bulmak zorundadır. Bu arada disk de dakikada binlerce devir yapmaktadır! Doğal olarak, bu iş normal bir motorla yapılamaz. Sabit disk kafaları, hoparlörlerdeki sisteme benzeyen ses bobini (voice coil actuator) türü bir sistemle çalışır. Hoparlörler, ses sinyali geldiğinde nasıl hareket ediyorsa, bu bobin de küçük elektrik sıçramaları ile çok doğru noktalara ulaşabilmektedir.

Sistemde dişli ve benzeri mekanik parçalar olmadığı için, sabit diskler diğer hareketli bilgisayar parçalarına (örneğin disket okuyucu) göre nispeten daha uzun ömürlüdür. Dişliler yok ama, elbette mekanik kısımları da var, kafa hareket ediyor ve diskler sürekli dönüyor. Bu da sabit disklerin sınırlı bir ömrü olması gerçeğini birlikte getiriyor.

Sabit disk kafaları, veriyi nasıl okuyor? En basit şekliyle anlatmak gerekirse, sabit disk kafası üzerine tel sarılı bir metal parçası. Kafa, plakalardaki manyetik alanın üzerinde gezerken, plakadaki verilerde bulunan sıfır ve birler, manyetik alanda çok minik değişiklikler yaratıyor. Tabii ki anlatıldığı gibi basit değil. Hem sabit disk kafalarının hem de veri yazma yöntemlerinin pekçok çeşidi var. Yazma işlemi de tam tersi şekilde çalışıyor. Kafa bobinine verilen elektrik darbeleri ile yaratılan manyetik alan, plaka üzerindeki manyetik alanları değiştiriyor.
Hard drive head "floating height" diagram
Modern disklerde veri yoğunluğu o kadar fazla ki (1 TB plakada santimetrekare başına 96.7 milyar bit ya da 12 GB), kafa manyetik alanın sadece 5-10 nanometre üzerinde dolaşıyor. Bunu sağlamak için kafayı 10 nanometrede sabitlemek yerine, diskin dönüşü dolayısı ile ortaya çıkan hava akımı kullanılıyor. Bu sayede kafa diskin üzerinde "yüzüyor". Ağırlık dengesi öyle bir ayarlanıyor ki, kafa yüzeyden ayrılacak şekilde havalanırsa, ağırlığı sayesinde yine normal mesafeye düşüyor. Bir fikir vermek için şu örneği verebilirim; 10 nanometre modern mikroişlemcilerdeki tek bir transistörün 1/3'ü kadar. Birkaç santimetrekarelik bu çiplerde milyarlarca transistör olduğunu düşünürsek, bu mesafeyi siz hayal edin.

Eski sabit disklerde şöyle bir benzetme yapılırdı; sabit disk kafası, yerden 1 metre yükseklikte ve 1000 km/saat hızla uçan bir Boeing 747 ile eşdeğerdir. Bu benzetme çok çarpıcı olsa da, yeni sabit disklerdeki okuma/yazma kafalarını pek tanımlayamıyor. Dehşet verici benzetmeyi şöyle özetleyebilim; modern bir diskin kafası, 100 katlı gökdelen büyüklüğündeki bir nesnenin, yerden sadece 0.5 cm yükseklikte olmak şartıyla, dünyanın çevresini 5 saniyede turlaması kadar hızlı hareket ediyor! Bu arada da 231MB veri okuyor! Bu dehşet verici mekanik ve elektronik harikaya şapka çıkarmak da bize düşüyor...

Yukarıda anlatılanların tümü aşağıdaki videoda gösteriliyor. İngilizce bilmiyorsanız dahi izleyin, görsel anlatım da yeterli.



Faydalanılan Kaynaklar
Kaynak 1
Kaynak 2

Bir Sabit Disk (Hard Disk) Nasıl Çalışır? Bir Sabit Disk (Hard Disk) Nasıl Çalışır? Reviewed by Firat Tarman on Aralık 03, 2014 Rating: 5

Hiç yorum yok:

Blogger tarafından desteklenmektedir.