HDD (Hard Disk Drive) Nedir, Ne İşe Yarar?

HDD (Hard Disk/Sabit Disk), veri veya programları depolamak için plakalı olarak adlandırılan manyetik kaplamalı bir dizi dönen disk kullanan bir depolama aygıtıdır.

Hard Disk (Sabit Disk) Nedir?

Hard Disk, günlük kullanımda, sabit disk veya sabit sürücü anlamına gelir. Çünkü disk ve sürücü mekanizması aynıdır.

Tipik bir sabit disk plakalı sürücü 3600 rpm’ye kadar döner. Okuma/yazma kafaları 10 ila 25 milyon inç kalınlığındaki bir hava yastığı üzerinde yüzer. Bu nedenle kayıt yüzeyiyle temas etmemesi gerekir.

Havadaki kirlerin içeri girmesini önler. Bu yüzden tüm disk sürücüsü hava geçirmez şekilde kapatılmıştır.

Hard Disk kapasitesi megabayttan terabayta kadar depolama alanı sunabilir. Ayrıca, disk boyutu arttıkça yedekleme stratejisi daha önemli hale gelir.

Hard disk güvenilirdir; ancak en uygunsuz anda başarısız olabilir. Dijital Manyetik Kayıt sistemi kullanarak enerji kaybında bile bilgileri korur. Bu nedenle, sabit sürücüler güvenlidir.

Bir sabit sürücüyü bilgisayara bağlamak için farklı standartlar vardır. En yaygın arabirimler ATA/IDE, SCSI, SATA ve FC’dir. ATA/IDE çoğunlukla sunucularda kullanılır. SATA 2004’te standartlaştırılmıştır. FC sunucular için özeldir.

Fabrikadan çıktığında, sabit disk işletim sistemi içermez. Alt düzey bir biçim, bölümler tanımlamadan önce ayarlanmalıdır. Böylece sistem tarafından anlaşılabilir.

Katı Hal Diskleri, yarıiletkenlerle bilgileri depolayan bir bellek türüdür. Bu disk türü başlangıçta süper bilgisayarlarla sınırlıydı. Ancak, artık kişisel bilgisayarlarda da kullanılabilir. Yüksek fiyatlarına rağmen daha ucuz düşük kapasiteli sürücüler mevcuttur.

Sonuç olarak, Track Cache katı hal hard diskinin içinde RAM türü hafıza bulunur.

Hard Disk (HDD) Tarihi

Başlangıçta, sabit sürücüler çıkarılabilirdi. Ancak, günümüzde sabit kutularda bulunur.

1956’da ilk sabit sürücü tanıtıldı. Ramac I ile sunulan IBM 350 Model 1 idi. Bu sürücü bir ton ağırlığındaydı ve kapasitesi 5 MB idi.

Bu sabit sürücü, bir buzdolabından büyüktü. Ayrıca, vakum valfleri ile çalışıyordu ve ayrı bir konsol gerektiriyordu.

En büyük avantajı, erişim süresinin sabit olmasıydı. Manyetik bantlarda ise erişim süreleri farklıydı. İstenen veriyi bulmak için makaralar sarılmalıydı.

Hard disk teknolojisi basit başladı. Metal bir disk, manyetik malzeme ile kaplanıyordu. Daha sonra sektörlere bölünüyordu.

Manyetik kafa bilgileri kodladı. Sıfırlar ve birler olarak ikili kod kullanıldı. Bu şekilde kaydedilen bitler bozulmadan kalabilirdi.

Başlangıçta, bitler yatay düzenlenmişti. Ancak, daha kompakt kayıt yöntemleri keşfedildi.

Fransız Albert Fert ve Alman Peter Grünberg, dev magnetoresistance’ı keşfettiler. Bu, daha hassas okuma ve yazma kafaları oluşturdu. Ayrıca, bitlerin daha sıkı kaydedilmesini sağladı.

Bu keşifler depolama kapasitesinde büyümeye yol açtı. 1990’larda kapasite yıllık %60 arttı.

1992’de 3,5 inç sabit sürücüler 250 MB kapasiteliydi. On yıl sonra ise 40 GB’ı aştı. Bugün, terabayt kapasiteli diskler mevcuttur.

Ayrıca, 2005’te ilk Hard Disk’li cep telefonları tanıtıldı. Bu telefonlar Samsung ve Nokia tarafından sunuldu.

HDD Bileşenleri

Bir HDD’nin içerisindeki bileşenler şunlardır;

• Verilerin kaydedildiği disk plakaları.
• Okuma ve yazma kafası.
• Disk plakalarını çeviren motor.
• Kafayı hareket ettiren elektromiknatıs bileşen.
• Önbellek.
• Elektronik kontrol devresi.
• Nem koruyucu poşet.
• Kir ve tozdan korunmak için dış kutu bileşeni.
• Hava deliği.
• Vida tipi bileşeni de Torx’dur.

HDD Özellikleri

Bir Hard Disk satın alırken dikkat edilmesi gereken özellikler şunlardır:

1) Ortalama Erişim Süresi

Kafanın disk yüzeyinde istenen sektöre ulaşması için geçen ortalama süre, Ortalama Arama Süresi, Okuma/Yazma Süresi ve Ortalama Gecikme süresinin toplamıdır.

2) Ortalama Arama Süresi

Kafanın istenen parçaya ulaşması için geçen ortalama süre, diskin en çevre biriminden en merkezi yoluna gitmek için kullanılan sürenin yarısıdır.

3) Okuma/Yazma Süresi

Diskin yeni bilgileri okuması veya yazması için geçen ortalama süredir. Okumak veya yazmak istediğiniz bilgi miktarına, blok boyutuna, tur sayısına, tur başına süreye ve parça başına sektör sayısına bağlıdır.

4) Ortalama Gecikme

Kafanın istenen sektörde olması için geçen ortalama süre, tam disk döndürmeye harcanan sürenin yarısı kadardır.

5) Dönüş Hızı

Disk plakalarının dakikadaki devirleridir. Dönüş hızı ne kadar yüksek olursa, ortalama gecikme süresi o kadar düşük olur.

6) Transfer Oranı

Kafa doğru yolda ve sektörde konumlandırıldıktan sonra bilgileri bilgisayara aktarma hızıdır.

7) Önbellek

Sabit sürücü içindeki bir RAM bellektir. Yarıiletken sabit sürücüler, bilgi depolamak için yarı iletkenlerle oluşturulmuş belirli bellek türlerini kullanır.

8) Soket Tipi

Sabit sürücü ve bilgisayar arasındaki IDE/ATA, SCSI, SATA, USB, Firewire, SAS gibi bir arayüz iletişim ortamıdır.

Şu anda, yeni nesil diskler, daha yüksek depolama yoğunluğu sağlayan Dikey Kayıt (PMR) teknolojisini kullanmaktadır.

Ayrıca enerjiyi daha verimli kullanan GP (Green Power/Yeşil Güç) adı verilen diskler de vardır.

Yeni HDD türlerinden olan SSD diskler ise hareketli parçaları olmadığından ve daha az enerji tükettiklerinden çok hızlıdırlar.

Sabit Disk Fizik Yapısı

Bir sabit diskte, aynı anda dönen bir veya daha fazla plaka vardır. Okuma ve yazma cihazı bir kol setidir. Bu kollar dikey olarak hizalanmıştır ve aynı anda hareket eder.

Kolların ucunda okuma/yazma kafaları bulunur. Bu kafalar diskin hem iç hem de dış alanlarını okur. Her tablada iki yüz bulunur. Bu yüzden, her yüz için bir okuma/yazma kafası gereklidir.

Kolların her biri çifttir. Her biri plakanın üst ve alt yüzünü okur. Bu nedenle, 4 plakayı okumak için 8 kafa gerekir. Ancak, ticari nedenlerle tüm yüzler her zaman kullanılmaz. Bu yüzden, sabit diskler bazen tek sayıda kafaya sahiptir.

Okuma/yazma kafaları diske asla dokunmaz. Dönerken, plakalar arasında ince bir hava tabakası oluşur. Bu tabaka milimetrenin üç milyonda biridir. Eğer bir kafa plakanın yüzeyine temas ederse, ciddi çizilmelere neden olur. Bu durum, plakaların ne kadar hızlı döndüğüne bağlıdır.

Adresleme

Diskin adresleme olarak kullandığı plaka, yüz, kafa, iz, silindir ve sektör kavramları vardır:

• Plate/Plaka: Sürücü içindeki disklerin her biridir.
• Face/Yüz: Bir plakanın alt ve üst olmak üzere iki tarafıdır.
• Head/Kafa: Yazma ve okuma işlemi yapan uç aygıttır.
• Track/İz: Bir yüz içindeki bir çevredir.
• Cylinder/Silindir: Birkaç parçadan oluşan dikey olarak hizalanmış dairelerdir.
• Sector/Sektör: Bir parkurun her bir bölümüdür. Sektör boyutu sabit değildir, mevcut standart 512 bayttır.

Geçmişte, iz başına düşen sektör sayısı sabitti, bu da önemli ölçüde boşa gitti, çünkü dış izlerden içeriden daha fazla sektör depolanabilir.

Böylece, dış izlerdeki sektör sayısını artıran ve hard disk aygıtını daha verimli kullanan ZBR teknolojisi ortaya çıktı.

Kullanılan ilk adresleme sistemi CHS idi. Çünkü bu üç değerle diskteki herhangi bir veri yerleştirilebiliyordu.

Daha sonra, tüm diski sektörlere ayırmak ve her birine benzersiz bir sayı atamaktan oluşan LBA adlı daha basit bir sistem oluşturuldu.

Hard Disk Bağlantı Türleri

Sabit disk, anakartla sahip oldukları SATA, IDE, SCSI veya SAS farklı bağlantı türlerini içerir.

1) IDE Bağlantı Türü

IDE veya ATA, sabit sürücüler ve ATAPI (Advanced Technology Attachment Packet Interface/Gelişmiş Teknoloji Ek Paket Paket Arabirimi) gibi yığın veri depolama aygıtları çok yönlülüğü ve kalitesi için ana standarttır.

2) SATA Bağlantı Türü

Veri iletimi için seri veri yolu kullanan yeni bağlantı standardıdır.

IDE’den fark edilir derecede daha hızlı ve daha verimlidir ve üç sürümü vardır;

1. SATA1: Aktarım hızı 1,5GB’dir.
2. SATA2 Aktarım hızı 3GB’dir.
3. SATA3: Aktarım hızı 6GB’dir.

3) SCSI Bağlantı Türü

Geniş depolama kapasitesine sahip sabit sürücülerdir.

Ortalama erişim süresi 7 milisaniyeye ulaşabilir ve sıralı bilgi iletim hızı teorik olarak Standart SCSI disklerde 5 Mbps, Hızlı SCSI disklerde 10 Mbps ve Geniş Hızlı SCSI disklerinde (SCSI-2) 20 Mbps’ye ulaşabilir.

SCSI denetleyicisi, papatya dizimi bağlantılı 7 adede kadar SCSI sabit sürücüyü işleyebilir. IDE disklerinden farklı olarak, mikroişlemciye göre eşzamansız olarak çalışarak onları daha hızlı hale getirebilirler.

4) SAS Bağlantı Türü

SAS veri aygıtlarıyla etkileşimde bulunmak için SCSI komutlarını kullanmaya devam etmesine rağmen, paralel SCSI’nin ardılı seri veri aktarım arayüzüdür.

Hızı artırır ve hızlı bağlantı ve bağlantı kesilmesine izin verir.

Ana özelliklerden biri, bağlı cihazların sayısını artırarak aktarım hızını arttırması, yani SCSI’de mevcut 16 cihazın sınırlamasını sona erdirmenin yanı sıra, bağlı her cihaz için sabit bir aktarım hızını yönetebilmesidir.

Ek olarak, konektör SATA arabirimindekiyle aynıdır ve hıza daha az ihtiyaç duyan uygulamalar için bu sabit sürücülerin kullanılmasına izin verir, maliyet tasarrufu sağlar.

Bu nedenle, SATA diskleri SAS denetleyicileri tarafından kullanılabilir, ancak tersi kullanılamaz çünkü SATA denetleyicisi SAS disklerini tanımıyor.

HDD Boyutları

Sabit disk aygıtlarının en eski form faktörü, boyutlarını disket sürücülerden devraldı.

Aynı kasaya monte edilebilirler. Bu nedenle form faktörü sabit disklere halk dilinde FDD tiplerine disket sürücüler denirdi.

Form faktörü uyumluluğu, daha küçük boyutlu diğer disket türleri çıkarıldıktan sonra bile 8,89 cm (3½ inç) olmaya devam eder.

8 inç HDD

1979’da Shugart Associates, sabit boyutlarla uyumlu SA1000, aynı boyutlara sahip ve disket sürücülerinin 8 inç arayüzüyle uyumlu ilk form faktörünü yayınladı.

5,25 inç HDD

Bu form faktörü, Seagate sabit diskleri tarafından 1980’de aynı boyuttadır. Ayrıca maksimum 5¼ inç FDD yüksekliğinde, maksimum 82,5 mm boyutu kullanır.

Çoğu 120 mm optik sürücü (DVD/CD) modeli 5¼ yarım yükseklikte form faktörü boyutunu kullanır, aynı zamanda sabit sürücüler için de kullanılır.

Quantum Bigfoot modeli 1990’ların sonlarında kullanılan son modeldir.

3,5 inç HDD

Bu form faktörü ilk olarak 3½, 41.4 mm yüksekliğindeki sürücülerle aynı boyutta olan Rodine sabit diskleri tarafından kullanılır.

2,5 inç HDD

Bu form faktörü PrairieTek tarafından 1988’de tanıtıldı ve disket sürücülerinin boyutundan tamamen farklıdır.

Bu genellikle mobil bilgisayar sabit diskleri tarafından kullanılır ve 2008’de 3,5 inçlik disklerin yerini almıştır.

Bugün bu disk boyutu dizüstü bilgisayar sürücülerinde daha yaygın görülmektedir.

1,8 inç HDD

Bu form faktörü 1993 yılında Integral Peripherals tarafından tanıtıldı ve belirtilen boyutlarda ATA-7 LIF ile ilgilendi ve dijital ses çalarlarda kullanımı önemli ölçüde arttı.

Orijinal varyant 2GB ila 5GB arasındadır ve bir PC genişletme kartı yuvasına sığar. Normalde iPod‘larda ve MP3 tabanlı sabit disklerde kullanılırlar.

1 inç HDD

Bu form faktörü 1999 yılında IBM ve Microdrive tarafından kompakt flash tip 2 yuvalarına uygun olarak tanıtıldı. Ayrıca, Samsung 1,3 inç ile aynı faktörü kullanmaktadır.

0,85 inç HDD

Toshiba, bu form faktörünü video ve 4G mikro mobil depolama için optimize edilmiş HDD ile uyumlu SD/MMC yuvası dahil olmak üzere cep telefonlarında ve benzer uygulamalarda kullanım için 8 Ocak 2004’te açıkladı.

Disk boyutlarının inç olarak adlandırılması normalde mevcut ürünleri tanımlamaz, ancak bunları tarihsel süreklilik uğruna diskin göreli boyutunu gösterir.

Dayanıklılık ve Hata Toleransı

HDD kafaları ve yüzeyi arasındaki dar alan, veri kaybına yol açar. Okuma/yazma kafaları diski çizerse veri kaybı olur.

Bu kazalar elektronik arıza, elektrik kesintisi, fiziksel şok, aşınma ve yıpranma sonucu olabilir. Ayrıca, kötü üretilmiş kafalar da bu duruma neden olabilir.

Hard Disk’in ekseni, muhafaza içindeki hava basıncı ve doğru yüksekliklere bağlıdır. Sabit sürücü, düzgün çalışmak için belirli bir hava basıncı gerektirir.

Dış ortam bağlantısı ve basınç, filtre bulunan küçük bir delikten gerçekleşir. Hava basıncı çok düşükse, kafa ve disk arasında yeterli alan olmaz. Bu da veri kaybına neden olabilir.

Bu nedenle yaklaşık 3 kilometre yükseklikte çalışabilen diskler gereklidir. Modern uçaklarda basınç yüksekliği 2.6 KM’dir. Dolayısıyla basınçlı kabine sahiptir. Bu nedenle normal Hard Disk aygıtlarınızı uçuşlarda güvenle kullanabilirsiniz.

Modern diskler, sıcaklık sensörleri içerir ve çevre koşullarına göre ayarlanır. Havalandırma delikleri tüm disklerde bulunur. Yanlarında kullanıcıyı deliği örtmemesi konusunda uyaran bir çıkartma vardır.

Disk içindeki hava sürekli hareket halindedir. Bu hava, kirletici maddeleri iç devridaim filtresinden geçerek atar.

Uzun süre yüksek nem, kafaları ve plakaları aşındırabilir. Büyük manyetizmaya dirençli kafalar, kontaminasyon nedeniyle sürtünme sonucu aşırı ısınabilir. Dahası, veriler kısa bir süre boyunca okunabilir.

HDD’nin elektronik bileşenleri, aktüatörün hareketini ve diskin dönüşünü kontrol eder. Ayrıca, okuma ve yazma işlemlerini gerçekleştirir.

Firmware, disk yüzeyine okuma ve yazma işlemlerini verimli şekilde programlar. Sonuç olarak başarısız sektörleri yeniden atayabilir.

Üreticiler

Modern disklerin geliştirilmesi büyük şirketlerin tekelindedir. 2007’den bu yana, Seagate, Western Digital, Samsung ve Hitachi, dünya sabit disklerinin %98’ini üretiyor.

Fujitsu, taşınabilir ve sunucu diskleri üretmeye devam ediyor. Ancak, 2001’de masaüstü disk üretimini durdurdu ve Western Digital’e satış yaptı.

Toshiba, 2.5 ve 1.8 inç dizüstü disklerin lider üreticisidir. ExcelStor, küçük bir sabit sürücü üreticisidir.

PC pazarındaki ilk kurban Computer Memories Inc’dir (CMI). 1985’te 20 MB’lık hatalı diskler itibarını yok etti. CMI, 1987’de sabit disk pazarından çekildi.

Başka bir önemli başarısızlık MiniScribe’dir. Sahtekarlık nedeniyle 1990’da iflas etti. Micropolis, 1997 yılına kadar dayanabildi. JTS, birkaç yıl sonra 1999’da kayboldu. Hindistan’da sabit disk yapmayı denedi.

Rodime, 1980’lerde büyük bir üreticiydi. 1990’larda yeniden yapılanma nedeniyle disk üretimini durdurdu. Lisanslama teknolojisine odaklandı. Ayrıca, 3.5 inç formatıyla ilgili patentlere sahiptir.

Hasar Belirtileri

Bir HDD’nin arızalarını belirleyen bir yazılımınız yoksa, diskin bozulmak üzere olduğunu gösteren bazı belirtiler vardır.

• Özellikle işletim sistemi başlatıldığında düzensiz olarak kitlenmeler veya donmalar.
• Bir dosyayı kopyalarken işlemin yarıda kesilmesi veya tamamen iptal edilmesi.
• Kendiliğinden değiştirilen dosya veya klasör adları.
• Dosyaların anlamsız silinmesi.
• Bir klasörü veya dosyayı açmak istediğinizde işlemin çok uzun sürmesi.
• Hard Disk’ten çıkan cızırtı sesleri.

HDD’den gelen sesler çok önemlidir. Bu, diskinizin bozulma olasılığını gösterir. Kısa zamanda bozulma durumunu da işaret eder. Ancak, SSD disklerde bu belirti yoktur. Çünkü SSD diskler mekanik değildir.

Modern sabit diskler SMART teknolojisi kullanır. SMART, arızaları tespit etmeye ve göstermeye yardımcı olur. Ayrıca, SMART verilerini okuyan çeşitli uygulamalar vardır.

Eğer diskinizin SMART özelliği bir sorun bildiriyorsa, verilerinizi hemen yedekleyin. Yedekleme için harici bir disk kullanmanız önerilir.

Ayrıca, bir HDD’de Bad Sector meydana gelebilir. Bu, veri kaydetmeyi ve okumayı engeller. Dahası, aygıtınızı tamamen kullanılamaz hale getirebilir.

Bu yüzden, diskinizin sağlığını kontrol etmek ve iyi durumda olduğundan emin olmalısınız.

Performans Ölçümü

Hard Disk aygıtınızın marka ve modeline göre performans hızları değişebilir. Özellikle SSD gibi yeni tip bir disk kullanıyorsanız, verileri okuma ve yazma hızları daha yüksek olacaktır. Hatta eski bir bilgisayarınızı bir SSD ile canlandırabilirsiniz.

HDD’nizin okuma ve yazma performanslarını test etmek için çeşitli yazılımlar kullanabilirsiniz. Bu işlemde en çok kullanılan yazılım CrystalDiskMark’tır.