Serial ATA Kabloları

1. IDE ARABİRİMİ (INTEGRATED DRIVE ELECTRONICS)

IDE, devreni denetleyici kısmının sürücü üzerinde olduğu herhangi bir arabirime verilecek, jenerik isimdir; ATA ise belirli bir IDE arabirim türüne karşılık gelir. IDE arabiriminin tek popüler türü ATA olduğu için, bu iki terim teknik açıdan doğru olmasa da genellikle birbiri yerine kullanılır.

ATA, 16 bit ISA veri yolu olarak da bilinen bir AT veri yolu sürümüne doğrudan takılan sabit disk sürücülerine karşılık gelir. Entegre ISA (AT-veri yolu) denetleyicileri olan ilk sürücülere hardcard adı verilmişti; bunlar doğrudan bir ISA veri yolu denetleyici kartına takılmış ve bir yuvaya tek bir birim halinde takılan tek bir sabit diskten oluşuyordu. IDE bir sürücüde disk denetleyici sürücüye entegredir ve bir sürücü/denetleyici bileşimi genellikle ana kart veya veri yolu adaptör kartı üzerindeki bir veri yolu bağlantı noktasına takılır. Sürücü ve denetleyicinin birleştirilmesi kurulumu büyük ölçüde basitleştirir, çünkü denetleyiciden sürücüye giden ayrı güç veya sinyal kabloları gerekmez. Sürücü ve denetleyici bileşimleri, eski denetleyici ve sürücü ayarlarından daha yüksek performans sunabilir.
Çoğu sistemin ana kartındaki IDE denetleyici, aslında basitleştirilmiş bir veri yolu yuvasından ibarettir. ATA IDE kurulumlarında bu bağlantılar, normalde standart 16 bit ISA veri yolunda bulunacak 98 bacağın 40 bacaklı bir alt kümesini içerir. Daha küçük olan 2 inç ATA sürücülerinin güç ve konfigürasyon bacaklarını da içeren, 44 bacaklı bir set kullandığını hatırlayalım.

IDE sürücülerden bahsedilirken, ATA IDE sürümü çok popüler olduğu için, genellikle bahsedilen tek tür olur. Ancak farklı veri yollarına dayalı başka IDE sürücü türleri de vardır.

IDE sürücülerinin eski ve bağımsız denetleyici tabanlı arabirimlere olan birincil avantajları, maliyetleridir. Başka bir avantajları da performanstır.

1.1. IDE Veri Yolu Sürümleri

Bir zamanlar temel üç IDE arabirim türü, farklı veri yolu standartlarına dayalı farklarla piyasada yer almıştır:

  • AT Attachment (ATA) IDE (16 bit ISA)

  • XT IDE (8 bit ISA)

  • MCA IDE (16 bit Micro Channel)

Bunlar arasında sadece ATA sürümü bugün kullanılır ve yeni, daha hızlı ve güçlü sürümlerinin piyasaya çıkmasıyla gelişmiştir. Bu geliştirilmiş ATA sürümlerine ATA-2 ve üzeri isimleri verilir. Bunlara EIDE (Enhanced IDE), Fast-ATA, ultra-ATA ve Ultra-DMA gibi adlar da verilmiştir.

XT ve ATA sürümleri, standardize edilmiş 40 bacaklı bağlantı ve kablolara sahiptir ama bağlantıların hafif farklı bacak dizilimleri birbiriyle uyumsuz olmalarına neden olur. MCA IDE ise tamamen farklı 72 bacaklı ve sadece MCA veri yolu sistemleri için tasarlanmış bir bağlantı kullanır.

Bir IDE sürücü konfigürasyonunda sürücü ile ana kart tabanlı ana sistem arabirimi arasında sadece 16 bit bant genişliği elde edilir. Bu genellikle bir darboğaz oluşturmaz, çünkü bir veya iki sabit sürücü denetleyiciye 6 bit bir kanalı dolduracak kadar bile veri sunamaz.

Çoğu modern ISA/PCI sisteminde ana kart üzerinde bir ATA bağlantısı görürsünüz. Ana kartınızda bu bağlantılardan biri yoksa ve sisteminize bir AT IDE sürücüsü takmak isterseniz, sisteme ISA veya PCI veri yolu yuvaları aracılığı ile bir (veya iki) ATA arabirimi ekleyen bir adaptör kart satın alabilirsiniz.

2. ATA STANDARTLARI

Bugün ATA arabirimi adını verdiğimiz şey, büyük PC, sürücü ve bileşen üreticilerinin temsilcilerinden oluşan bağımsız bir grup tarafından denetlenir. Bu gruba Technical Committee T13 adı verilmiştir ve depolama arabiriminin tüm AT Attachment (ATA) arabirim standartlarından sorumludur. T13 temel olarak kamuya açık bir organizasyon olduğu için, bütün çalışma taslakları, tartışmaları ve toplantıları herkese açıktır.

  • ATA arabirimi aşağıdaki sırayla tanıtılan çeşitli ardışık standart sürümleri halinde gelişmiştir.

  • ATA-1 (1986-1994)

  • ATA-2 (1996; aynı zamanda Fast-ATA, Fast-ATA-2 ve EIDE olarak da anılır)

  • ATA-3 (1997)

  • ATA-4 (1998; aynı zamanda ultra-ATA/33 olarak da anılır)

  • ATA-5(1999-günümüz; aynı zamanda ultra-ATA/66 olarak da anılır)

Her ATA sürümü geriye doğru uyumludur. Cihaz ve arabirim sürümlerinin uyuşmadığı durumlarda, iki cihazın düşük sürümünün becerilerini kullanarak çalışırlar.

2.1. ATA-1 (AT Attachment Interface For Disk Drives)

ATA-1, disk sürücülerle ISA (AT) veri yoluna dayalı ana sistemler arasında entegre bir veri yolu arabirimi olan orijinal AT Attachment arabirimini tanımlamıştır. ATA-1 spefikasyonu ile tanıtılarak belgelenen önemli özellikler aşağıdadır;

  • 40/44 bacaklı bağlantı ve kablolar

  • Master/Slave veya Cable Select sürücü konfigürasyon seçenekleri

  • Temel PIO (Programmed I/O) ve DMA (Direct Memory Access) kipleri için sinyal zamanlama

  • CHS (Cylinder Head Sector) ve LBA (Logical Block Address) sürücü parametre dönüşümleri

ATA standartları IDE sürücülerinin ISA/PCI veri yolu sistemleri ile arabirim kurması konusundaki uyumsuzluk ve problemleri ortadan kaldırma konusunda çok yol almıştır. ATA spesifikasyonları 40 bacaklı bağlantı üzerindeki sinyalleri, bu sinyallerin işlev ve zamanlamalarını ve kablo spesifikasyonlarını tanımlar.

2.1.2. ATA I/O Bağlantısı

ATA arabirim bağlantısı 40 veya 44 bacaklı, fiş türü ve genellikle tersine takılma olasılığını önlemek için işaretlenmiş olan bir bağlantıdır. Üreticiler işaretli bir bağlantı üretmek için genellikle erkek fişten 20 numaralı bacağı çıkartır ve dişi bağlantıdan da 20 numaralı deliği bloke eder. Bazı kablolar ayrıca üst tarafta, cihaz üzerindeki bir çentiğe oturan bir çıkıntı içerir.

Şekil 2.1: IDE bağlantısının ve güç kablosunun takılması

Bağlantı bacak diziliminin toplam 44 bacak göstermesine karşın, çoğu 3 inç ve daha büyük ATA sürücüde sadece ilk 40’ının kullanıldığını hatırlatırım. Gösterilen bu ek dört bacak (41-44 numaralı bacaklar), temel olarak notebook ve diz üstü sistemlerde kullanılan, daha küçük 2 sürücülerde bulunan bir üst kümedir. Bu sürücülerin ayrı bir güç bağlantısı için yerleri yoktur, bu yüzden ek bacakların temel tasarım amaçları sürücüye güç vermektir.

Şekil 2.2: IDE bağlantısı

2.1.3. ATA I/O Kablosu

Veri yolu adaptör devreleri ile sürücü (denetleyici) arasındaki sinyalleri taşımak için 40 bağlantılı bir şerit kablo kullanılır. Sinyal bütünlüğünü maksimize etmek ve potansiyel zamanlama ve parazit problemlerini ortadan kaldırmak için, kablonun 0,46 metreden (18inç) daha uzun olmaması gerekir.

Günümüzde IDE kabloların temel iki varyasyonu kullanılır; bunlardan biri 40, diğeri ise 80 iletkenlidir. Her ikisi de 40 bacaklı bağlantılar kullanır, 80 bağlantılı sürümde ek kablolar toprağa bağlanır. Bu ek bağlantılar, parazit ve girişimi azaltmak için tasarlanmıştır ve arabirimin 66 MHz hızında çalışmaya (UltraATA/66 veya UltraDMA/66) ayarlanması durumunda gereklidirler. 80 iletkenli kablo daha düşük hızlarda da kullanılabilir, gerçi bu şart değildir ama, sinyal bütünlüğü iyileşecektir, bu yüzden hangi sürücüyü kullanırsanız kullanın, önerilen sürüm budur.

2.1.4. ATA Sinyalleri

20 numaralı bacak, kablo yönü için işaret olarak kullanılır ve arabirime bağlı değildir. Bu bacağın bütün ATA bağlantılarında eksik olması gerekir.

39 numaralı bacak, çift amaçlı ve çok katlı bir sinyal olan Drive Active/Slave Present (DASP) sinyalini taşır. Güç verildiğinde gerçekleşen ilk kullanıma hazırlık sırasında bu sinyal arabirim üzerinde bağımlı bir sürücü olup olmadığını gösterir.

28 numaralı bacak, çift amaçlı bir bağlantı olan Cable Select veya Spindle Synchronization signal (CSEL veya SPSYNC) sinyalini taşır; ancak belirli bir süzende sadece iki işlevden birini kullanabilir.

2.1.4.1. Çift Sürücü Konfigürasyonları

ATA standardı AT veri yolunu bir papatya zinciri konfigürasyonunda iki sürücüyle çalıştırmak için de bir seçenek içerir. Birincil sürücü (sürücü 0) ana (master), ikincil sürücü (sürücü 1) de bağımlı (slave) olur. Bir sürücünün ana veya bağımlı olmasını sürücü üzerindeki atlayıcı veya anahtarı ayarlayarak, ya da arabirim üzerindeki Cable Select (CSEL) adlı özel bir hattı kullanarak ve sürücü üzerinde CS atlayıcısını kullanarak sağlayabilirsiniz. Çoğu IDE sürücüsü olası dört ayarla yapılandırılabilir:

  • Ana (tek sürücü)

  • Ana (çift sürücü)

  • Bağımlı (tek sürücü)

  • Kablo seçimi (Cable Select)

Her IDE sürücüsü kendi denetleyicisini içerdiği için, bir sürücüye ana, diğerine de bağımlı olduğunu özellikle bildirmeniz gerekir.

ATA spefikasyonu tamamen izleyen çoğu sürücü artık konfigürasyon için sadece bir tek atlayıcı (master/slave) gerektirir. Birkaç tanesi ayrıca bağımlı mevcut atlayıcısı da gerektirir.

Şekil 2.3: ATA bacak bağlantıları

2.1.5. ATA Komutları

ATA IDE arabiriminin en iyi özelliklerinden biri, geliştirilmiş komut setidir. ATA IDE arabirimi, IBM’in orijinal AT sisteminde kullandığı WD1003 denetleyicisine göre modellenmiştir.

ATA spefikasyonu bütün WD1003 komutlarının desteklenmesine ek olarak, performans ve becerileri iyileştirmek için çok sayıda komut da eklemiştir.

En önemli komut olan, Identify Drive; sürücünün kendi hakkındaki bütün ayrıntıları veren, 512 byte’lık bir blok veri aktarımına neden olur. Bu komut aracılığı ile bütün model numarası, işletim parametreleri ve hatta seri numarasına varıncaya kadar belirleyebilir. Identify Drive verileri size sürücü hakkında çok sayıda bilgi verebilir:

  • Önerilen (varsayılan) aktarım kipindeki silindi sayısı

  • Önerilen (varsayılan) aktarım kipindeki kafa sayısı

  • Önerilen (varsayılan) aktarım kipindeki iz başına sektör sayısı

  • Etkin aktarım kipindeki silindir sayısı

  • Etkin aktarım kipindeki kafa sayısı

  • Etkin aktarım kipindeki iz başına sektör sayısı

  • Üretici ve model numarası

  • Firmware revizyonu

  • Seri numarası

  • Sektör tampon belleğe alma becerilerini gösteren tampon türü

Kamuya açık çok sayıda program, sürücüde bu komutu yürüterek bilgileri ekranda raporlayabilir.

Çok önemli diğer iki komut da Read Multiple ve Write Multiple komutlarıdır. Bu komutlar çok sektörlük veri transferlerine izin verir ve sistemdeki blok kipli Programmed I/O (PIO) becerileriyle birleştirildiğinde, tek sektörlük PIO transferlerine oranla inanılmaz hızlı veri transferleri sağlayabilir.

Aralarında üreticiye özgü komutlar adı verilen komutları uygulaması için sürücü üreticisine de yer bırakan çok sayıda başka geliştirilmiş komut da vardır. Genellikle düşük seviyeli format ve kusur yönetimi gibi özellikler bu üreticiye özgü komutlarla denetlenir.

2.2. ATA-2 (AT Attachment Interface with Extensions)

ATA-2, orijinal ATA standardının büyük bir terfiiydi. Muhtemelen en büyük değişiklik, filozofik değişiklikti. ATA-2 sadece disk sürücüleri değil, genel bağlamda ana sistemlerle depolama cihazları arasında bir arabirim tanımlayacak şekilde güncellenmişti. ATA-2’ye eklenen önemli özellikler, ATA ile karşılaştırıldığında aşağıdaki gibidir;

  • Daha hızlı PIO ve DMA transfer kipleri

  • Güç yönetimi desteği

  • Çıkartılabilir cihaz desteği

  • PCMCIA (PC card) cihaz desteği

  • 137,4 GB’a kadar tanımlı cihaz desteği

  • 8,4 GB’a kadar kapasiteli sürücüler için tanımlı standart CHS/LBA dönüşüm yöntemleri

ATA-2 aynı zamanda fast-ATA veya fast-ATA-2 ve EIDE gibi resmi olmayan pazarlama terimleriyle de anılır.

2.3. ATA-3 (AT Attachment 3 Interface)

ATA-3’ün getirdiği en önemli özellikler aşağıdaki gibidir:

  • Tek kelimelik (8 bit) transfer protokolleri kaldırılmıştır.

  • Cihaz performans düşüşü tahmini için S.M.A.R.T. (Self-Monitoring, Analysis and Reporting Technology) desteği eklenmiştir.

  • Cihaz erişimine parola koruması sağlayan güvenlik kipi eklenmiştir.

  • Daha yüksek transfer hızlarında parazit sorunlarını çözmek için kaynak vealıcı veri yolu sonlanması önerileri

ATA-2 ve ATA-3, orijinal ATA (IDE) spefikasyonunun uzantılarıdır. En önemli eklemeler, hızlı PIO ve DMA kipleri gibi performans artıran özelliklerdir. ATA-3 özellikle hızlı kip 4 transferleri için geliştirilmiş güvenlik getirir. ATA-3 aynı zamanda basit bir parola tabanlı güvenlik algoritması, daha gelişkin güç yönetimi ve S.M.A.R.T. getirir. Bu da sürücünün hataya neden olabilecek problemleri izleyerek, veri kaybını önlemesine yardımcı olur.

ATA-2 (EIDE), ATA-3 ve ATA-4’ün orijinal ATA/IDE arabirimini geliştirdiği temel dört alan vardır:

  • Artan maksimum sürücü kapasitesi

  • Daha hızlı veri transferleri

  • İkincil çift cihaz kanalı

  • ATAPI (ATA Program Interface)

2.4. ATA/ATAPI-4 (AT Attachment 4 with Packet Interface Extension)

ATA-4, standarda önemli bir çok ekleme getirir. Bunlar arasında CD-ROM sürücüler, LS-120 SuperDisk disket sürücüler, bant sürücüleri ve diğer depolama cihazı türlerinin ortak bir arabirim aracılığı ile bağlanmasına olanak veren ve AT Attachment Packet Interface (ATAPI) şeklinde bilinen Packet Command özelliği yer alır. ATA-4 aynı zamanda ultra-DMA veya ultra-ATA olarak bilinen 33MB/s transfer kipini de getirir.

ATA-4 ile gelen önemli özellikler aşağıdadır:

  • 33MB/s’ye kadar Ultra-DMA (UDMA) transfer kipleri (UDMA/33 ve ultra-ATA/33 olarak anılır)

  • Dahili ATAPI desteği

  • Gelişmiş güç yönetimi desteği

  • Artan parazit dirençliliği için opsiyonel bir 80 iletkenli 40 bacaklı kablo tanımı

  • Compact Flash Adapter (CFA) desteği

  • 9,4TB üzeri sürücüler için geliştirlmiş BIOS desteği

ATA-4, ATAPI desteğini ATA standardının bir parçası kılar ve bu sayede ATAPI artık harici bir ATA arabirimi değil, tamamen bütünleşik bir parçası olur.

2.5. ATA/ATAPI-5 (AT Attachment 5 with Packet Interface)

ATA standardının bu revizyonu 2000 yılının başlarında onaylanmıştır ve ATA-4’ün üzerine inşa edilmiştir. Bu standardın getirdiği özellikler aşağıdadır:

  • 66MB/s’ye kadar Ultra-DMA (UDMA) transfer kipleri (UDMA/66 veya ultra-ATA/66)

  • 80 iletkenli kabloların otomatik algılanması özelliği

  • UDMA/33’ten hızlı UDMA transfer kipleri sadece 80 iletkenli bir kablo algılandığında etkinleştirilir.

Orijinal ATA’dan ATA-5’e kadar olan bütün standartlar uyumludur. ATA-5, ultra-ATA patlama kipi transfer hızını, ayar sürelerini azaltıp saat hızını artırarak ikiye katlaya ultra-ATA/66 içerir. Bu daha yüksek saat hızı girişimi artırır, bu da ATA ve ultra-ATA tarafından kullanılan standart 40 bacaklı kabloda sorunlara yol açar. Parazit ve girişimi önlemek için yeni bir 40 bacaklı 80 iletkenli kablo geliştirilmiştir. Bu kablo ilk kez ATA-4 ile tanıtılmıştır ama, ultra-ATA/66 kipinin desteklenmesi için ATA-5’te kullanımı mecbur tutulmuştur.

40 bacaklı 80 iletkenli kablolar Cable Select özelliğini destekler ve renk kodlu fişleri vardır. Mavi fiş ATA ana sistem arabirimine (genellikle ana kart üzerinde) takılmalıdır. Siyah fiş, birincil sürücünün takılacağı ana sürücü konumudur. Gri (ortadaki) fiş ise bağımlı cihazlar içindir.

UDMA/33 veya UDMA/66 kipini kullanmak için ATA arabiriminiz, sürücünüz, BIOS ve kablonuzun kullanmak istediğiniz kipi desteklemesi gerekir. İşletim sisteminin de Direct Memory Access (DMA) becerili olması gerekir. Eski Windows 95 ve NT sürümleri (Service Pack 3 öncesi) bu daha hızlı kiplerden tam anlamıyla faydalanabilmeniz için ek veya güncellenmiş sürücüler gerekir.

3. HIZLI VERİ TRANSFERİ

ATA-2/EIDE ve ATA-3, sürücüye veri getirip götürmek için birkaç yüksek performanslı kip tanımlar. Bu hızlı kipler yeni spefikasyonların ana parçalarıdır ve geliştirilmelerinin de temel gerekçeleridir.

PIO kipi verilerin sürücüye ve sürücüden ne kadar hızlı transfer edileceğini belirler. Olası en yavaş kip olan PIO 0’da, veri döngü süresi 600 ns’yi geçemez. Tek bir döngüde 16 bit veri sürücüye aktarılır, bu da teorik PIO Mode 0 (600 ns döngü süresi) transfer hızını 3,3MB/s yapar. Yüksek performanslı ATA-2 (EIDE) sürücülerinin çoğu günümüzde 16,6 MB/s transfer hızı sunan PIO Mode 4’ü destekler. 3 veya 4 kipinde çalışmak için sistem üzerindeki IDE portunun bir yerel veri yolu portu olması gerekir. Bu da bir VL-Bus veya PCI bağlantısı aracılığı ile çalışması gerektiği anlamına gelir. ATA-2 /EIDE desteği olan çoğu anakart, kart üzerinde çift IDE bağlantısına sahiptir ve bunların çoğu da tam hızda aktarım sunar.

3.1. DMA Transfer Kipleri

ATA-2 ve daha yeni sürücüler aynı zamanda Direct Memory Access (DMA) transferlerini destekler. DMA, vericilerin sürücü ile bellek arasında PIO’nun aksine doğrudan, işlemciyi bir ara katman olarak kullanmaksızın aktarıldığı anlamına gelir. Bunun etkisi de verilerin işlemciye aktarılması işinin büyük kısmının ortadan kalkmasıdır ki, sonuç olarak transfer gerçekleşirken işlemcinin başka şeyler yapmasına olanak verir.

Doğrudan bellek erişiminin farklı iki türü vardır: DMA ve busmastering DMA. Normal DMA, karmaşık soyutlama, sistem veri yolunu ele geçirme ve verileri transfer etme işlerinin gerçekleştirilmesi için sistemin ana kartındaki eski DMA denetleyicisini kullanır. Busmastering DMA ise bütün bu işleri arabirimdeki devrelerle yapar.

3.2. Busmaster IDE Kipleri ve Transfer Hızları

4. ATAPI (ATA Packet Interface)

ATAPI, CD-ROM ve bant sürücüleri gibi sıradan bir ATA (IDE) bağlantısına takılan cihazlar için gereken komutları sunmak üzere tasarlanmış bir standarttır. ATAPI donanımının temel avantajı, ucuz olması ve mevcut adaptörüz ile çalışmasıdır.
Bant sürücüleri için ATAPI, bant cihazlarına takılan popüler disket denetleyici ile karşılaştırıldığında üstün bir performans ve güvenirlik potansiyeline sahiptir. ATAPI aynı zamanda LS-120 SuperDisk sürücüleri ve lomega Zip ve Jaz dahili sürücüleri gibi başka çıkartılabilir depolama cihazlarının çalıştırılmasında da kullanılır.

Bütün modern IDE CD-ROM’lar ATAPI , protokollerini destekler, üstelik terimler de genellikle eşanlamlıdır. Başka bir deyişle, bir ATAPI CD-ROM, bir IDE CD-ROM’dur ve aksi de doğrudur.

5. Yuvarlatılmış IDE ve Floppy Kablolar

Bildiğiniz gibi sabit disklerimizi bağladığımız kablolar yassı ve oldukça geniş kablolar. Kasasının içini düzenlemeye meraklı herkes, bu kabloların fazlalıklarını sağa sola tıkıştırmaya çalışırken, “keşke bu kablolar daha ince olsa” diye düşünmüştür.Bu yassı kabloların asıl getirdiği sorun, kasa içindeki hava akışını zorlaştırmaları. Ana karttan çıkıp, sabit disklere ve CD-ROM sürücüye uzanan kablolar, kasanın ön bölümü ile arka bölümü arasında adeta bir duvar örüyorlar ve siz kasaya ek fan bile taksanız, hava akışı bu kablolar yüzünden zorlaşıyor. Özellikle soğutmayı problem eden, overclock meraklıları için bu kabul edilemeyecek bir durum tabii ki. Çözüm ise IDE kablosunu oluşturan ince kabloları yan yana sıralayarak değil de bir araya derleyerek, kablonun orta bölümlerini yuvarlatmak. Bu durumda kablonun hava akışını önleme sorunu ortadan kalkıyor. İlk başta kullanıcılar bu kabloları kendileri yapıyorlardı, ama overclock konusu artık herkesin uğraştığı bir konu olunca, bu kabloların da seri üretimi başladı

Şekil 5.1: Yuvarlatılmış ATA kablo ve bildiğimiz yassı kablo
Şekil 5.2: Yuvarlatılmış ATA kablo ve bildiğimiz yassı kablonun kasadaki bağlantısı

Hazırlayan

Seçil ÖZÇILNAK

Serial ATA

1.GİRİŞ

Serial Ata’nın ne olduğunu anlamadan önce, nasıl bir ihtiyaç sonucu geliştirildiği ve şimdi ne durumda olduğundan biraz bahsedelim.

Sabit diskler veya optik cihazlar, diğer bilgisayar donanımları ile iletişim kurmak için arabirimleri kullanırlar. Günümüzde IDE arabirimi anakartın üzerinde geliyor. Hepimizin bildiği master/slave olarak adlandırılan arabirime, iki adet cihaz bağlanabiliyor. Yalnız 40 pinlik bir kablo ile bağlanan bu cihazlara jumper ayarı yapmak gerekiyor. IDE cephesinde gelinen sonraki nokta ise Ultra Ata arabirimi. ATA-2 ile uyumlu olan bu arabirim, saniyede 33 MB’lık bir hıza sahipti. Bu arabirim ile birlikte Cyclical Redundancy Check Error kontrolü getirildi. CRC, yazılması gereken verinin yazmadan önce kontrol edilmesi ve hata bulunursa yazma işleminin tekrardan başlatılması işlemine denir. Bu sayede hız ve güvenirlilik artırıldı. Zamanla bu arabirim de geliştirildi ve sırayla ATA-66 ve ATA-100 arabirimleri geldi. Adlarından da anlaşıldığı gibi bu arabirimlerin hızları 66 MBps ve 100 MBps. Günümüzde yaygın olarak Ultra ATA-100 kullanılıyor. Hatta bazı anakart üreticilerinin Ultra ATA-133’ü desteklemeye başladıklarını görebiliyoruz. Ama IDE arabirimi yerini daha geniş bir desteğe sahip olan Serial ATA’ya bırakıyor.

2.SERİAL ATA

Şekil 2.1: Seria ATA veri kablosu

Serial ATA, masaüstü bilgisayarlardaki, bazı sunuculardaki ve ağa bağlı depolama cihazlarındaki paralel ATA fiziksel depolama arabiriminin evrimleşmiş hali olarak düşünülebilir.

Spesifikasyon daha ince, daha esnek kabloların ve daha az iğne sayılarının kullanılmasına olanak veriyor. Bu da bilgisayar üreticilerinin sistemlerini yönlendirmesi ve kurulması kolay kablolarla tasarlamalarını sağlıyor. Bununla birlikte şu an kullanılan Paralel ATA teknolojisinden daha kolay, daha esnek anakart yönlendirmesini de olası kılıyor.

Serial ATA II ile daha da geliştirilecek olan teknoloji önümüzdeki yılların bilgisayarlarının ihtiyaç duyduğu depolama arabirimlerini sağlamaya aday.Serial ATA Çalışma Grubu şu anda silikon tasarımı, kablo/konektör, depolama gibi konularda dünya lideri olan 80’den fazla üye ile oldukça güçlü bir konumda bulunuyor.

2.1. ATA’nın Gelişimi

SATA/1500 kullanıma hazır İlk zamanlarda bir ATA standardından söz edilmezdi. Çeşitli firmaların tavsiyeleri ve tecrübeleri sonucunda zamanla anakart üreticileri de destek vererek ATA özellikleri geliştirildi. Ardından, ANSI (American National Standarts Institude) tarafından bir standart haline getirildi. Bu gelişmeden sonra Small Form Factor komitesi ATAPI arabiriminde standartlaşmaya gitti. Böylece CD-ROM ve sabitdiskler için ATA kabloları geliştirildi. Bu arabirim sürekli geliştirilerek standartlaştırıldı. Yani amatörce bir yol izlendi. Örneğin çok önemli olan BUS terminasyonu bu standarda sonradan eklendi. En son değişiklik ise, hepimizin bildiği 40 damarlı kablodan 80 damarlı kabloya geçiş ile yapıldı. Bu ekstra damar sayısı yüksek veri transfer hızlarının güvenli yapılabilmesi için geçerli. Çünkü gerilim iletimi ile veri aktarımda sorunlar yaşanabilir. ATA 100 arabiriminin teknolojik gelişmenin sonuna yaklaşması sonucu yeni bir arabirim için kollar sıvandı. Ve sonunda Serial ATA standardı geliştirildi. Bugünlerde birçok veri transfer uygulaması seri bağlantıyı tercih ediyor. Bu da en çok paralel ATA arabirimini etkiliyor. Çünkü saniyede 100 Mbyte’lık bir hız ile veri transferi gerçekleştirebilen bu arabirim teknolojisinin sınırına dayandı. Bu yeni arabirim Ultra Serial ATA 1500 ya da SATA/1500 olarak adlandırılıyor.

2.2. Serial ATA’ya Geçiş

Paralel ATA gelişimini tamamladı Serial ATA, IDE ATA’nın bir sonraki adımı olarak görülüyor.Yeni arabirimi geliştiren grup geçtiğimiz aylarda bu yeni endüstri standardının son rötuşlarını tamamladı. ATA 1.0 olarak adlandırılan bu yeni standart, Intel Developer Forum’da ilgili kişilere tanıtıldı. Yeni standart sayesinde yeni nesil sabitdiskler daha yüksek bir performansla çalıştırılabilecek. Intel ve AMD işlemcileri de bu hız artışından faydalanabilecekler. Kablonun ince olması sayesindeyse, kasa içindeki hava sirkülasyonu daha etkili hale gelebilecek ve kasa içi ısı değeri düşebilecek. Bu da sistem kasalarını daha küçük boyutlara indirebilecek. Yeni seri I/O mimarisi, günümüzde kullanılan paralel I/O yapısının yerini aldıktan sonra, optik sürücü/yazıcı ve sabitdisk gibi cihazlara yüksek bir bant genişliği sunacak. Yeni arabirimin bir çok üretici tarafından desteklenmesi de önemli bir avantaj… Örneğin, APT, Dell, Intel, IBM ve Maxtor’un yanı sıra Seagate de bu yeni arabirimi ürünlerine entegre etmeye başladı bile.

2.3. Serial ATA’nın Teknik Özellikleri

Bu teknolojinin performans değerlerinin ne olduğu hakkında çok net bilgi yok. Serial ATA’nın teorik olarak saniyede 600 Mbyte’lık bir veri transfer oranına ulaşılması gerekiyor. Buna karşın, arabirimi geliştiren grup, veri transfer hızının en az saniyede 150 Mbyte olacağını garanti ediyor.

Serial ATA, piyasada bulunan işletim sistemleriyle ve yazılımlarla uyumlu olmakla kalmıyor, master/slave konseptini de destekliyor. Bunu Paralel ATA’nın BUS topolojisi ile karıştırmamak gerek. Bu arabirim, daha çok yıldız topolojisine benziyor. Çünkü yıldız topolojisinde de olduğu gibi sistemler bire bir bağlanıyorlar. Ayrıca veri iletimi ve gönderimi, farklı veri yollarından yapılıyor. Nedeni ise, LVDS’nin, yani simetrik veri iletim tekniğinin kullanılması.

Şekil 2.2: Sata veriyolu diyagramı

2.4. SATA Kablo Bağlantıları

Paralel veri iletiminde hız sadece kısa mesafeli uzaklıklarda etkiliydi.Uzun mesafelerle veri iletimi gerçekleştiriliyor, ama hız önemli derecede düşüyordu. Bunun nedeni ise, bit sayılarının uzun mesafede rasgele hızlarda gitmesi ve bundan dolayı bir karmaşanın meydana gelmesiydi. Ayrıca, 40 veya 80 iğneli paralel kablolar kalın olduklarından dolayı, yeterince esnek bir yapıda değillerdi. Bu nedenle de, kasanın içindeki hava sirkülasyonunu da etkiliyorlardı. Yeni bağlantının bir diğer özelliği de, paralel bağlantıdan alıştığımız kalın kablo yerine çok daha ince bir kablo kullanılması.

Şekil 2.3: Serial ATA bağlantısı

Dolayısıyla yeni bağlantının pin sayısı da diğer bağlantıya göre daha düşük. Serial ATA için 6 ya da 8 damarlı bir kablo yeterli. Paralel kablolarda bu damar sayısı 40 idi, hatta Ultra ATA 66 ve 100’lerin çıkması ile birlikte damar sayısı da 80’e çıktı. Seri bağlantıda zaman gecikmesinin yaşanması mümkün değil. Çünkü seri bağlantıda, paralel bağlantının aksine sinyal iletimi tek bir kanaldan yapılıyor. İğne sayısının düşük olduğu bu bağlantıda, ses kartı ile CD-ROM arasında bağlanan kablo gibi incecik bir kablo kullandığından dolayı, hava sirkülasyonu da olumsuz yönde etkilemiyor.
Bir karşılaştırma yapmak gerekirse, aşağıdaki resimde sol tarafta klasik 80pin ATA133 kablosu, sağ tarafda ise 7pin Serial-ATA kablosunu görebilirseniz. İncelen bu kablolar sayesinde kasa içinde daha iyi hava sirkülasyonu ile daha sağlıklı bir soğutma ve daha derli toplu sistem dizaynları yapmak mümkün. Şuan ki ATA133’ün 133MB/s’sine karşılık Serial-ATA’nın 150MB/s’si arasında bant genişliği olarak önemsenebilecek bir fark yok. Ancak Serial-ATA teknolojik olarak çok daha fazla avantaja sahip.

Şekil 2.4: IDE ve SATA veri kabloları

Yeni arabirimin bir diğer önemli avantajı ise, yazılım kurulum sürecinin azalması ve kablo maliyetlerinin düşürülmesi. Master/Slave sorununu ile çoğumuz karşılaşmışızdır. Sisteme entegre ettiğiniz bir IDE cihazı, bu yüzden kullanıcıya dertli anlar yaşatabilir. Paralel ATA iki adet master mimarisine sahipti. Bu master mimarisine iki adet de slave dahil ediliyordu.

Bu nedenle günümüzün anakartlarında toplam dört adet IDE cihaz sisteme bağlanabiliyor. SATA bu soruna teke tek bir çözüm getiriyor. SATA Host Adaptörü, shadow register setine sahip. Bu register seti, günümüzün sabitdisklerinde bulunan register setlerini emule ediyor. Bu özellik sayesinde ATAPI ve ATA komutları, SATA protokollüne dönüşebiliyorlar. Master/Slave desteği de bu tür bir emulasyon ile yapılıyor. Eski bir diske sahip olan kullanıcılar, özel geliştirilmiş bir adaptör sayesinde SATA controller üzerinden çalıştırılabilirler. Kısaca burada master/slave ilişkisi yok. Yine dört adet cihaz destekleyen bu bağlantı, paralel arabirimden farklı olarak peer to peer tekniği ile çalışıyor. Yani, her bir cihaz kendi kablosu üzerinden ve tek bir port üzerinden bağlanıyor. Böylece host adaptörüne cihaz başına bağlantı yapılıyor. Bu sayede jumper ayarlaması ve Bus terminolojisi tarihe karışıyor. Yani, her bir cihaz, diğer cihazdan bağımsız bir şekilde çalıştırılıyor. Bu standardı destekleyen cihazları konfigüre etmek gerekmiyor. Jumper ayarı yok. Ayrıca işletim sistemleriyle uyumsuzluk da söz konusu değil. Buna ek olarak özel sürücüler kurmak da gerekmiyor. Bu protokolün bir diğer önemli yanı ise, sadece dahili veri transferler için düşünülmüş olması. Yani USB/USB2 ve Firewire arabirimleri, harici bağlantılar için yerlerini SATA’ya bırakmıyorlar

3.SERİAL ATA II

Henüz Serial ATA 1.0 arabirimi ile doğru düzgün tanışılmadan, Serial ATA II arabiriminden söz edilmeye başlandı. Geçen aylarda katıldığımız IDF’de bu konseptin ilk ürünlerini görme fırsatımız oldu. Bu arabirim çok daha hızlı olduğundan dolayı, ağ donanımları ve sunucular için düşünülmüş bir teknoloji. Serial ATA 1.0 gibi Serial ATA II de yüksek bir bant genişliğe sahip. Dolayısıyla bu arabirimin de optik cihazlar ve veri depolama ürünlerinde kullanılması düşünülüyor. Serial ATA 1.0’da olduğu gibi Serial ATA II de, incecik bir kablo ile veri aktarımı yapıyor. Ayrıca jumper ya da değişik ayarlamalara da gerek kalmıyor. Bu sayede, entegre ettiğiniz her bir cihaz, sistem tarafından otomatik olarak tanınıyor ve çalıştırılması sağlanıyor. Serial ATA II, iki dönemde gelişimini tamamlayacak. İlk dönemden, sunucu ve ağ donanımlar etkilenecek. Arabirimin iyice oturması sonucundan da, ikinci dönem devreye girecek. İkinci dönemde, daha yüksek bir transfer oranı, yani bant genişliği, üst mertebelere taşınacak. Serial ATA II, Serial ATA 1.0 arabirimine de uyumlu olacak. Serial ATA II arabiriminin 2003 yılının 2. yarısında tamamlanması hedefleniyor. Bu arabiriminin gelişmesini sağlamakla görevli olan Serial ATA II Working Group, Serial ATA 1.0’ı geliştiren grubun aynısı.

IDF fuarında, Serial ATA 1.0 arabirimi için üretilmiş çeşitli ürünler tanıtılmıştı. Örneğin Adaptec, Serial ATA Controller ve PCI RAID kartlarını tanıtmıştı. Seagate ise Serial ATA sabitdisklerini tanıtmıştı. Geçtiğimiz ayda gezdiğimiz CeBIT fuarında Maxtor’un da Serial ATA diskleri ürettiğini görme fırsatını bulduk.

4.SERİAL ATA’ ya GEÇİŞ

Yeni arabirime geçiş için bu arabirimi destekleyen ürünlerin fazlaca piyasada bulunması gerekir. Bu yüzden olsa gerek, SATA adaptörleri geliştirildi. Bu adaptörler sayesinde, Paralel ATA arabirimli bir disk, Serial ATA arabirimine göre çalıştırılabilir. Çalışabilmesinin nedeniyse, paralel sinyal iletiminin bu adaptörler sayesinde seri sinyal iletimine dönüştürülmesi…

Bu adaptörlerin, seriye geçiş için maliyeti artırması, bir dezavantaj gibi gözükebilir. Ama paralel kullanımda çok önemli bir yer tutan bellek ihtiyacının minimuma indirilmesi çok büyük bir avantaj. Bu da doğal olarak geçiş süresini kısaltır. Bu tür bir gelişme çok güçlü bir arabirim olan Firewire cephesinde yaşanmıştı ve halen yaşanmaya devam ediyor. Bildiğimiz gibi Firewire ya da IEEE1394 diye adlandırılan arabirim, senelerdir piyasada olmasına ve çok hızlı bir arabirim olmasına rağmen, geniş bir ürün seçeneğine sahip değil.Oysa, sabitdiskler veya optik sürücüler, Firewire arabirimi tarafından rahatlıkla desteklenebilir.

Şekil 4.1: IDE-SATA Çevirici Adaptör

Serial-ATA harddiskler çıkana kadar ise ABIT’in SERILLEL ismini verdiği bir çevirici ile bu soruna çözüm getirilebiliyor. Yukardaki resimde gördüğünüz çevirici ile standart ATA33/66/100/133 harddisklerinizi Serial-ATA konnektörü üzerinden kullanabilirsiniz. WinXP altında ATA100 Matrox hardisklerimi bu çevirici vasıtası ile sorunsuz olarak Serial-ATA üzerinden kullanabildim. İsterseniz sisteminizi bu Serial-ATA bağlantısı üstünden de boot ettirebilirsiz. Bunun için BIOS’da bir ayar yok ancak Serial-ATA ile ATA133 RAID aynı fazı kullandığı için boot aygıtı olarak ATA133 RAID seçtiğinizde Serial-ATA’daki hdd’nizden de boot edebilirsiniz. Tabii ki ABIT bir adet SERILLEL’ide IT7-MAX2’nin kutusuna dahil etmeyi unutmamış. En azından Serial-ATA aygıtlar çıkana kadar bence bu çok iyi bir çözüm. Teknik açıdan ekstra bir avantajı pek olmasada en azından bizi kablo demetlerinden şimdilik kurtarabilir.


 

Hazırlayan

Büşra NART

Sabit Disklerde Kapasite Engelleri

1.SABİT DİSK BIOS ve KAPASİTE FAKTÖRLERİ

Şekil1.1: Sabit disk

Sabit disk sürücünüzün işletim sistemi, sistemden sabit diske olan arayüz tarafından kontrol edilir. Bu arayüz, adresleme bilgileri ve komutlar için bir kanal olup sabit diske verinin taleplerini gönderir ve daha sonra verilen sistemden akması için bir kanal sağlar. Sistem BIOS’u, sabit diskin işletiminde rol oynamaktadır. Bu rol DOS’tan sabit diskin girişine olan işletim sistemlerine ve uygulamalara izin veren standart yazılım kurallarını sağlamaktadır. Bunun yanı sıra, özellikle eski sistemlerde kullanıcıların sabit disklerini kurarken ortaya çıkan kapasite problemlerine yol açmaktadır.

Bu kısım BIOS ve işletim sistemiyle sabit diskin birbirini nasıl etkilediğini ve BIOS’un yayın ve problemleri nasıl naklettiğini tutmaktadır. Bu, IDE/ATA arayüz sürücülerini kullanırken oluşan çoğu kapasite sınırlamalarını ve sabit disk kapasitesi üzerindeki diğer BIOS sınırlamalarını içermektedir. Bu kısmın bir çok parçası gerçekten sadece IDE/ATA sürücüler içindir. SCSI sürücüler kendi BIOS’larını ve IDE/ATA’dan farklı adresleme mekanizmasını kullanırlar. Böylelikle bu problemler yüzünden fazlasıyla sıkıntı çekerler. Her nasılsa problemlerin işletim sistemi sınırlamalarıyla birleşmesinden dolayı bazı BIOS yayınları SCSI’lere tesir etmektedir.

2.BIOS ve İŞLETİM SİSTEMİ KAPASİTE ENGELLERİ

Geçmişteki BIOS, arayüz ve modern PC’ler sabit disk sürücüsünün sınırlarını belirleyebilirler. Buna ek olarak PC işletim sistemleri bazı doğal karakteristiklere sahiptir ve bunlar da diskin büyüklüğünü sınırlayabilirler.

2.1. BIOS ve Arayüz Sınırlamaları

PC sistemden sabit diske olan bağdaştırma disk sürücünün çalışmalarını ve baştan sona tüm adres ve komutları kontrol eder. Arayüzün sistem tarafında BIOS hard diske erişmede farklı uygulamalara izin veren yazılım programlarını sağlamaktadır. Dosya yöneticisi programları disk üzerindeki yerlere dosya isimlerinden adres bulmayı sağlar ve daha sonra Interrupt 13 aracılığı ile okuma yazma komutlarına gönderir. Interrupt 13 işletim sistemi bağımsızdır ve birincil arayüzdür. BIOS programları disk sürücüden okuma yazma fonksiyonlarını yerine getirmek için Interrupt 13 taleplerini IDE/ATA arayüz taleplerine dönüştürür. Bunlar BIOS programlarını ve Interrupt 13 fonksiyonlarını yenilerler. BIOS ve IDE/ATA arayüzünün ihtiyaçlarının birleşiminde bilgisayarın tanıyacağı IDE sabit diskinin büyüklüğü sınırlıdır.

NOT: Genellikle IDE olarak bilinen diskin gerçek adı ATA’dır.

2.2. INTERRUPT 13 Arayüzü adresleme

Kullanılan Interrupt 13 istekleri özel sabit disk parametreleri ve sabit kafa, silindir ve adresleme sektörüdür. Geleneksel Interrupt 13 fonksiyonları aşağıdaki tabloda görüldüğü gibi disk geometrisini temsil etmek için 24 bit kullanırlar.

Bitlerin Kapladığı Alan ………. İçin Toplamda …………
10 bit Silindir sayısı 1024 silindir
8 bit Kafa sayısı 256 kafa
6 bit Sektör Sayısı 63 sektör

Tablo 2.1: Interrupt 13 API 24 bit hard diskin yerleri

Bu bakımdan geleneksel CHS adreslemesi için 1024x256x63 değerlerini kullanır. 16.515.072 sektör adresleme imkanı vardır. Sektör başına 512 baytta, 8.4 GB’lık teorik disk kapasitesine sahiptir. LBA adreslemesinin geçerli adres bitleri tek sayı gibi görünür. Geniş diskler BIOS ve işletim sisteminin desteklediği Interrupt 13 eklentilerini gerektirmektedir. Interrupt 13, 24 bitlik adresleme kullanır.

2.2.1. INTERRUPT 13 EKLENTİLERİ

90’lardan önce disk sürücü endüstrisi, kapasite ve disk sürücü fonksiyonlarını çoğaltmaktaydı. BIOS Interrupt 13 arayüz özellikleri yeterli desteği sağlamaktaydı. Gelecek yıllar süresince, eklentiler bazı özellikler ortaya çıkardı. Bu eklentiler aşağıda belirteceğimiz özelliklere izin vermektedir.

  • Sistemde iki sürücüden fazla sürücü bağlantısı
  • 528 MB’tan fazla giriş sürücüsü
  • BIOS çevrim algoritması kullanımı(CHS ve LBA)
  • Komutların sistemdeki giriş sürücülerinin düzenini ayırma

Interrupt 13 eklentileri PIO ve DMA transfer modellerinin hızlı versiyonlarını kullanmaya imkan sağlar. BIOS geliştirenler 8.4 GB kapasite engelleri ile karşılaştıkları zaman 32 bit adres gösterebilen yeni Interrupt 13 fonksiyonları geliştirdiler.

8.4 GB’tan daha iyi kapasiteye sahip disk sürücüler BIOS ve işletim sisteminin değişikliklerini gerektiren Interrupt 13 eklentilerini kullanır. Windows 95-98 ve diğer işletim sistemleri zaten bu eklentileri desteklemektedir. Fakat Windows NT ve Linux desteklemez. Windows 2000 setup ayarları 1024 silindirden veya 8.4 GB’tan daha büyük sistem bölümlerinin yaratılmasına kullanımdan önce izin veren BIOS Interrupt 13 eklentileri acaba güçlenmiş mi, yoksa mevcut olanlarla aynı mı test edemez.

2.3. ATA Arayüz Adreslemesi

1994’ten önce sürücüler ve BIOS sadece CHS adreslemesini destekliyordu. Bugünkü sürücüler hem CHS hem de LBA adreslemesini destekliyorlar.

Bugünkü IDE/ATA arayüzü aşağıdaki tabloda görüldüğü gibi disk adreslemesini temsil etmek için 28 bit kullanır. BIOS açıklama kaydedici bilgilerini kaydeder, yine BIOS okuma yazma komutlarını, veri transfer uzunluklarını ve disk üzerindeki verilerin başlangıç adreslerini kaydeder.

Bitlerin Kapladığı Alan ……….. İçin Toplamda ……….
16 bit Silindir kaydedicisindeki silindir adresi 65536 silindir
4 bit Kafa kaydedicisindeki kafa adresi 16 kafa
8 bit Sektör kaydedicisindeki sektör adresi 255 sektör

Tablo 2:2: IDE/ATA ARAYÜZÜ DİSK ADRESLEMESİ

Bu bakımdan, IDE/ATA arayüzü CHS adreslemesi için 65536x16x255 değerlerini kullanır. 267.386.880 sektör adresleme imkanı vardır. Sektör başına 512 baytta 137.4 GB’lık teorik disk kapasitesine sahiptir. IDE/ATA, 28 bitlik adresleme kullanır.

3.SABİT DİSKTE KAPASİTE ENGELLERİ

Şekil 3.1: Sabit disk iç görünüm

İnsanların sabit disklerinde karşılaştıkları en önemli problemlerinden biri, eski sisteme yeni bir sabit disk eklemektir. Bu hemen hemen her zaman BIOS ve işletim sistemi için bir sorun olmuştur.

Artık birçok problem için çeşitli çözümlerimiz var aşağıda anlatacaklarımı okuduğunuz zaman bu problemler hakkında her şeyi öğreneceksiniz.


3.1. 1,024 SİLİNDİR (504 MiB/528 MB) ENGELİ

Standart IDE/ATA sabit diskleri için önemli bir engel olup 1994 yılında ortaya çıkmıştır. Bugün sabit diskler çok daha büyük kapasitelere sahiptir ve bu engel çok geride kalmıştır fakat bir çok kullanıcı bu büyük engelin nelere sebep olabileceğinden haberdar değildir.

Bu engel, IDE/ATA disklerinin 16 mantıksal kafasının sınırlarıyla ilgilidir. Bu sınırı telafi etmekte, diskler her zaman silindirlerin büyük numaralarına sahiptir ama Interrupt 13 sınırları nedeniyle sadece silindirlerin 1024’ünü ve 63 sektörü görebilirler. Sistemde çevrilmemiş BIOS olduğu zaman kapasite 1024 x 16 x 63 x 512 veya 528 MB olacaktır. İşte bu 528 MB engeli olarak bilinir.

BIOS yöneticileri, bu sınırların üstesinden gelebilmek için iki çevrim algoritmasının birini Interrupt 13 API adresini, ATA adresine çevirmede kullanır. Birincisi silindir ve kafa değerlerini değiştiren Bitshift çevrimidir. Öyle ki bu sektörlerin aynı kaldığı toplam sayılardır ve en geçerli çevrim metodudur. İkinci algoritma ise LBA yardım çevrimidir. Sistem bu çevrimi eğer sürücü LBA adreslemeyi desteklerse kullanabilir.

Bu engel ile, 504 MiB’in üzerindeki bir sabit disk, yine sadece 504 MiB gibi görünecektir. Bu problem IDE/ATA ve BIOS Interrupt 13 standartlarının bazı özel sınırlamalarının geometri ile birleştirilmesinin bir sonucudur.

Bütün sabit diskler BIOS’a geometrisi ile sunulmaktadır. Bu geometri BIOS’a diskin ne kadar silindir, kafa ve sektör kullanabileceğini söyler. Bu, sektörün okunup yazılması gerektiği zaman, bir çeşit sabit diski adresleme yoludur. Modern sabit diskin BIOS için kullanabileceği geometri, fiziksel değil mantıksal geometridir.

Çeşitli yazılım yapıları, sabit disk geometrisini hazırlamak için gerekli olan 3 özel parametrenin her birinin belirli alanlarını ayırmaktadır. Bu ayrılmış alanlar IDE/ATA sabit disklerinin çalışması için neleri desteklediğini kontrol eden standartlar tarafından kabul ettirilmektedir.

Aşağıdaki tabloda IDE/ATA ve BIOS Interrupt 13 standardının geometrisinin bitlerinin kapladığı alanlar görülmektedir.

STANDART Silindir Sayıları Kafa Sayıları Sektör Sayıları Toplam
IDE/ATA 16 4 8 28
BIOS INT 13 10 8 6 24
Birleşimleri 10 4 6 20

Tablo 3.1: Sabit diskte kaplanan alanlar

Örneğin IDE/ATA standardında 216 veya 65.536 silindir desteklenmektedir. Desteklenen maksimum kapasiteyi hesaplamak için bütün sayıları çarparız ve sektör başına düşen bayt sayısını bulmuş oluruz.

STANDART Max Silindir Max Kafa Max Sektör Max Kapasite
IDE/ATA 65,536 16 256 128 GiB
BIOS INT 13 1,024 256 63 7,88 GiB
Birleşimleri 1,024 16 63 504 MiB

Tablo 3.2: Sabit diskte maksimum alanlar

NOT: Sektör için BIOS Interrupt 13 limiti 64 değil 63’tür. Çünkü sektör numarası 0’dan değil 1’den başlamaktadır.

Gördüğünüz gibi 504 MiB’in değeri 1.024 x 16 x 63 x 512 hesaplamasından 528.482.304 olarak bulunmaktadır. Bu problem iki standardın birleşimindeki sınırlamalardan dolayı oluşmaktadır.

3.2. 2,1 GB Engeli

Çok nadir görülmesine rağmen bazı BIOS’lar eğer silindir sayıları 4096’yı aşmışsa disk geometrisini çevirmede bazı sorunlar yaşamışlardır. BIOS bu problemle 2.1 GB gibi büyük bir diskin çıkmasını haber vermekteydi. Bunun yanı sıra 2.1 GB kapasite engeli bir işletim sistemi sorunudur ve FAT (File Allocation Table) ile ilgilidir.

3.3. 8,192 Silindir (3.94 GiB/4.22 GB) Engeli

504 MiB BIOS engelinin keşfinden sonra, bu problemi çözmede, izlenecek en uygun yol BIOS’un geometrisinin çevrimidir. Bu çevrim sabit diskteki silindir sayılarını binary sayılarla bölerek ve kafa sayılarını aynı binary sayılarla çarparak çalışmaktadır. Bu BIOS’un gördüğü silindir sayılarının Interrupt 13 engelinin altına düştüğünü gösteriyor. Bu çevrim yalnızca bazı sistemlerde 4 GB’ın üstünde bir sabit disk kullanıldığında problemlere yol açmaktadır.

NOT: BIOS çevriminin yükselmek için sebep olduğu engelleri anlayabilmek için öncelikle bu çevrimin nasıl çalıştığını anlamamız gerekiyor. Örneğin sürücü üzerindeki silindir sayıları 8.192 ile 16.383 arasında olduğu zaman çevrim için kullanılan sayı 16’dır. Aşağıdaki tabloda bunu daha açık olarak göreceksiniz.

 

SİLİNDİR KAFA SEKTÖR KAPASİTE
IDE/ATA Limitleri 65.536 16 256 137 GB
Hard Diskin Mantıksal Geometrisi 12,496 16 63 6,45 GB
BIOS’un Çevrim Faktörü Bölü 16 Çarpı 16
BIOS’un Çevrim Geometrisi 781 256 63 6,,45 GB
BIOS Interrupt 13 Limitleri 1,024 256 63 7,88 GB

Tablo 3.3: Sabit disklerde kapasite

Bu çevrim gerçekten iyi çalışmakta ve BIOS sorunları ile kabul edilebilir limitler içindeki sınırlamaların üstesinden gelebilmektedir. Fakat MS DOS ve Windows’un eski versiyonları, 256 kafalı sürücüler kullanıldığı zaman tıkanıyordu. Böylece bu sorun gerçekten hem işletim sistemi hem de BIOS sistemi için bir engeldi.

Bu problemi çözmek için kolay bir yol seçilerek BIOS çevrimi değiştirilmeye karar verildi. Sonuç olarak BIOS’lar 256 kafalı çevrim geometrisini durdurdu ve kullanılan çevrim faktörünü 16 yerine 15 ile değiştirdi. Bu olay aşağıdaki tabloda görülmektedir.

 

SİLİNDİR KAFA SEKTÖR KAPASİTE
IDE/ATA Limitleri 65.536 16 256 137 GB
Hard Diskin Mantıksal Geometrisi 12,496 16 63 6,45 GB
BIOS’un Çevrim Faktörü Bölü 15 Çarpı 15
BIOS’un Çevrim Geometrisi 833 240 63 6,,45 GB
BIOS Interrupt 13 Limitleri 1,024 256 63 7,88 GB

Tablo 3.4: Sabit disklerde kapasite

Bazı işletim sistemleri 8 bit değerine benzeyen kafaların sayılarını tutar. Bu engel, eğer BIOS 256 kafa ve Bitshift çevrimi kullanılırsa problemlere neden olur. Eğer bu bir sorun ise maksimum kapasite 4.2 GB olur. LBA yardım çevrimi asla 255 kafadan fazla rapor vermez, öyle ki bu problem sürücü ve BIOS’un LBA’yı desteklediği yerde var olamaz.

3.4. 240 Kafa Interrupt 13 Interface (7.38 GiB/7.93 GB) Engeli

Interrupt 13 Interface engeli, normalde bazı sistemleri 7.88 GiB veya 8.46GB’ta sınırlamaktadır ve BIOS’un Interrupt 13 Interface engelinin sonucu olarak 1.024 silindir, 256 kafa ve 63 sektör’dür. Bazı sistemlerde bu sınırlama sadece 7.38 GiB veya 7.93 GB’tır.

Bu engelin meydana gelme sebebi farklı bir engelle bağlantılıdır. 8.192 silindir engelini anlatmaya çalıştığımızda DOS ve bazı Windows versiyonlarının 256 kafalı çevrilmiş geometriyi kullanamadıklarını görüyoruz. Bu sonuç etrafında düşünürsek bazı BIOS’lar çevrim metotlarını değiştiriyor ve böylece sadece 240 kafalı olanlar işletim sistemine sunuluyor. Bu 256 kafa problemi olarak tespit edilmiştir. 1.024 silindir ve 63 sektör sınırlamaları geride kalmıştır fakat bu seferde sadece 240 kafa ile maksimum sürücü kapasitesi 1024 x 240 x 63 = 15.482.880 sektör veya 7.927.234.560 bayt başlamıştır.

3.5. Interrupt 13 Interface (7.88 GiB/8.46 GB) Engeli

Bu sabit disk dünyasında en büyük engellerden biri olup 8 GB engeli olarak da bilinir. Bir çok insan 90’lardan sonra bu sorunu çözmek için uğraşmaya başlamıştır.

Bu engel temelde BIOS sınırlamasıdır. Diğerlerine göre çözülmesi zor bir problem olsa da bu sorun bizi PC’de hard disklerin nasıl kullanıldığı gibi geleneksel bir sorunla yani Interrupt 13 Interface ile karşı karşıya getirmektedir. Bu standart, silindir sayıları için 10 bit, kafa sayıları için 8 bit ve sektör sayıları için 6 biti desteklemektedir. Bunları çarparsak sektör başına 512 bayt düşer ve maksimum 8,455,716,864 bayt olabilir. Bu da standart Interrupt 13 Interface kullanırken adresleyebileceğimiz maksimum kapasitedir.

Bu problemden kurtulmak için Interrupt 13 yerine Interrupt 13 Extensions kullanımına geçmemiz gerekmektedir. Interrupt 13 fonksiyonları bu engeli aşmak için yeni eklentiler yapmışlardır. Bu yeni eklentiler adres paketi içindeki 64 bitlik LBA adresini geçmektedir. Eğer sürücü LBA’yı desteklerse BIOS, 28 bitlik doğrudan adresleyebileceği ATA kaydedicilerini seçer. Eğer LBA desteği mevcut değilse BIOS, LBA adresi, CHS adrese çevirir ve bu adres ATA kaydedicilerini seçer. Fakat Interrupt 13 Extensions kullanabilmemiz için BIOS ve işletim sisteminin bu eklentileri desteklemesi gerekmektedir. Bazı eski işletim sistemleri maalesef desteklemiyor bunlar Windows DOS (6.22 ve öncesi) ile Windows NT 3.5 versiyonu olup sabit diski 8.4 GB’ın üzerinde kullanmaya izin vermemektedir.

3.6. Windows 95 (29.8 GiB/32.0 GB) Engeli

Microsoft, Windows 95’in 32 GB’ın üzerinde bir sabit diski desteklemediğini 1999 yılında resmen haber vermiştir. Bu nedenle, bu kapasite engeli her tartışmada yer almaktadır. Her ne kadar aylardan sonra bu sonucu kabul etmiş olsak da bu sorunun ne olduğunu bulmakta aciz kalıyoruz. Öyle ki bu engel için hiçbir açıklama yapılamıyor.

Microsoft, 32 GB engelini tarif etmek için, bu limitin ardında yatanları öğrenmek kadar, bu engelin temsil ettiği tam sayıyı bilemediklerini söylüyordu. Bu bilgilerle,esas makalesinde Windows 95’in 32 GB’ın üzerinde bir sürücüyü destekleyemeyeceğini fakat Windows 98’in Scandisk üzerinde uygun eklemeler yapıldıktan sonra bunu yapabileceğini söylüyor çünkü bunun bir Scandisk problemi olabileceğini düşünüyorlar.

Bu engel hakkında hala fazla bir bilgiye sahip değiliz. Bazı sistemlerde anakart BIOS 32 GB’tan fazla sürücü adresleyemez. Bunlar anakarttaki özel BIOS kodlarının LBA adresleme sınırlarıdır. Eğer daha fazla bilgi gerekiyorsa anakart imalatçılarınızla görüşerek sorunlarınızı halledebilirsiniz.

Microsoft ve diğerleri 32 GB’ı aşan kapasite ve disk geometrisini haber vermek için BIOS’un Bitshift çevrim algoritmaları ile Scandisk’in IDE sürücüsündeki küme büyüklüklerini haber vermeyen “korumalı mod” versiyonunu bulmuşlardır. Eğer BIOS, LBA yardım algoritmasını kullanırsa sorun çıkmaz. Bu problemler için Microsoft’un Web sitesinden bilgi alabilirsiniz.

3.7. 65.536 Silindir (31.5 GiB/33.8 GB) Engeli

Bu nispeten 1999’dan önce görülen yeni sabit disk engelidir ve henüz diğer limitler gibi BIOS versiyonunun yetersizliğinden veya silindirlerin özel numaraya sahip olduğu tiplerden küçük engellere sebep olmaktadır. Genellikle 32 GB engeli olarak bilinir.

Bu özel durumda Award BIOS’un bazı versiyonları, 65.535 silindirden fazla olan sürücülerle başa çıkamıyorlardı. Sabit disk parametrelerinin 16 kafa ve 63 sektör olarak kullanılmasından sonra, yaklaşık 33.8 GB veya 31.5 GiB kapasitesi hakkında çalışmalar yapılmaya başlandı. Haziran 1999’a kadar bu sorun giderildi ve bu aydan sonra alanlar şanslı görüldü.

Bu kapasite engelini şaşırtıcı bulduğumu söylemek isterim, çünkü 8 GB’ın üstünde olan sabit diskler gerçekten giriş için daha emin geometriler ve yine adresleme için LBA ve sürücü üzerindeki sektör numaralarını ise 0’dan 62’ye kadar kullanıyorlardı.

3.8. ATA Interface (128 GiB/137 GB) Engeli

Her ne kadar, bizler adresten silindir kafa ve sektör sayılarına ayrılmış bazı bitlerle bu problemleri birleştirerek kendimizi kurtarmaya çalışsak bile, neticede bütün bitlerin alındığı adresleme engellerine ulaşıyoruz. Bu olayda ATA Interface’teki 28 bit sektör sayısı için Arayüz ile İşletim Sistemi, BIOS ve sabit disk arasında kullanılmaktadır. Bundan şunu çıkarabiliriz ki, sabit disk en fazla 268,435,456 sektör veya 512 bayta sahip olabilir.

Haliyle 2000 yılında hiçbir ATA hard disk bundan daha büyük değildir fakat bir çok insan bu engel hakkında hiçbir fikre sahip değildir. Şunu da unutmamalıyız ki, hard disk dünyasında her şey çok çabuk değişiyor ve bizler bu değişimin içinde olmalıyız.

4.SAF DIŞI BIRAKILMIŞ DİSK BÜYÜKLÜĞÜ SINIRLARI

Bu yapay sınırlamaları BIOS’u bypass ederek veya CMOS setupları süresince aldatarak saf dışı bırakabilirsiniz. Bypass metodu, işletim sistemi için Netware ve Unix gibi auto-configuring’e havale etmek gibidir. Bu metot, IDE sürücüden işletim sistemine olan sürücü kapasiteleri hakkındaki bilgileri geçmek için BIOS yerine Disk Parametre Tablosunu kullanır.

BIOS’u aldatma metodu, otomatik-çevrim olarak bilinir. DOS ve Windows kullanan makinalar bu çevrimi kullanabilir. CMOS setup ayarları süresince bu metodu seçtiğinizde BIOS’tan (POST) Power-On-Self-Test süresince bir EDPT (Enhanced Disk Parameter Table) yaratmasını istemelisiniz. Başlangıç süreçleri bu tabloyu, bütün sürücü karakteristikleri için ana değerler doğrultusunda parametrelerin doğruluklarını sağlamak için uygun değerlerle doldururlar. Bu tip bir tablo sistemin 1024 silindir veya 528 MB’tan fazla olan sürücüleri desteklemesine izin vermektedir.

EDPT (Enhanced Disk Parameter Table), iki kaynaktan gelen sürücü parametrelerinin ayarlarını kapsamaktadır. Sürücü parametre ayarlarının birincisi, tanınmış sürücü komutlarından gelmektedir. İkincisi ise, BIOS ve Interrupt 13 fonksiyonlarının eklentilerinin kapsamından gelmektedir. Yine EDPT, BIOS ve sürücülerin kullandığı çevrim metotları hakkında bilgi sağlar. EDPT’nin işletim sistemine sunduğu bilgiler sürücüden alınan bilgilerin çevrimidir. Bu bilgiler CHS ve IDE bitlerinin alanlarının nasıl eşleştiğine bağlı değildir.

5.BIOS’UN ÇEVRİM DESTEKLERİ

BIOS 2 tip çevrimi desteklemektedir. Bunlardan;

  • İlki, BIOS CHS bilgilerinin IDE/ATA bilgilerine çevrilmesidir. Bu bilgileri IDE CHS’e göndermektedir.
  • İkincisi BIOS’u geçen 28 bitlik mantıksal blok adreslemesinin CHS bilgilerine çevrilmesidir. BIOS bu LBA bilgilerini alır ve sonra sürücünün görevli dosya kaydedicisine gönderir. Bundan sonra sürücü diskten alabileceği uygun fiziksel bloklar yerine LBA değerlerini kullanır.

Bu iki çevrimin her birinin sonucu EDPT (Enhanced Disk Parameter Table)’nin artık arttırılmış IDE arayüz giriş sürücülerinin 8.4 GB kadar büyük olmasına izin vermesidir. Yüksek kapasiteli sürücüleri desteklemek için hiçbir yazılım ve işletim sistemi değişikliğine ihtiyaç yoktur. IDE CHS ve IDE LBA çevrimleri işletim sisteminde çok açık ve nettir.

Şanslıyız ki, gerçekte bütün bu sistemler EIDE hard disk sürücülerinin yazılımlarını geliştirmişlerdir. Bunu sağlamak için hiçbir değişiklik olmadan 20 GB’lık bir sürücü kullanmak gerekmektedir.

6.İŞLETİM SİSTEMİ SINIRLAMALARI

PC dünyasında işletim sistemi, diskin ilk 8.4 GB’lık kısmına işletim sisteminin kurulumunu sınırlayan bölmelerin büyüklüğünü sınırlamaktadır. Örneğin Windows NT bootstrap işlemleri, temel donanımın Windows NT’nin işleyemediği yazılım sınırlamalarına sahiptir. Bu sınırlamalar Windows NT 4’ü 8.4 GB’tan fazla bölme kullanması nedeniyle engellemektedir. Windows NT’deki mantıksal bölmeler çok büyük olabilmektedir. Buna ek olarak Windows NT birinci veya boot bölmesini 4 GB’ın maksimum kapasitesine kadar sınırlamaktadır. Bu yüzden 8.4 GB’tan daha büyük olan bir sürücü, en az iki bölmeye sahip olmalıdır.

Windows 98 ve Windows 2000 işletim sistemleri BIOS Interrupt 13 eklentilerinin gelişmesinden sonra yazılmıştır ve geniş bölmeler tarafından boot edilebilir. Windows NT 4 ise Interrupt 13 eklentilerinden önce geliştirilmiştir ve geleceğini kullanmak mümkün değidir.

Windows dünyasında işletim sisteminin içinde 2.1 GB’lık bir sınırlamaya sahip olan FAT’in 16 bitlik versiyonunu kullanan işletim sistemleri temel sınırlamalara sahiptir. 32 bitlik FAT ve yeni teknolojilerle, ATA arayüz ile gelecek sınırlamalar, ATA yolunun çalıştırdığı 28 bitlik adresleme olduğu zaman 137 GB’ın oluşmasını beklemektedir.

Windows 95’in hiç bir versiyonu 32 GB’tan büyük sabit diskleri desteklememektedir. Eğer siz 32 GB’tan büyük bir sabit diski Windows 95 makinasında kullanmak istiyorsanız, Microsoft, Windows 98, NT veya 2000’den birine dönüştürmenizi önermektedir. Eğer Windows NT kullanıyorsanız, bu versiyon Windows NT 4 olmalı ve mutlaka Service Pack 4 veya daha iyisini kullanmalısınız.

 


 

Hazırlayan

Emine ŞAHİN

Sabit Diskler (HDD)

Pek az kullanıcı bir sabit diski yakından görme imkanı bulmuştur. Disketlerden farklı olarak, sabit diskler, havayla temas etmeyecek şekilde, dış etkenlere karşı metal bir kutunun içinde korunurlar. Dışardan görülebilen: sürücü, metal kutu ve birkaç elektronik devredir. Metal kutuyu açıp içindeki diski görmenin de kolay bir yolu yoktur. Çünkü kasanın açılması, sabit diskin harap edilmesi anlamına gelir. Bu kutuların sadece, “temiz oda” denilen, havaları filtrelenmiş odalarda, özel kıyafetler giymiş görevli kişilerce açılmaları gerekir. Bazı sabit diskler, taşınabilir kutular içinde sunulsa da, büyük bir çoğunluğu sabittir. Bunlara ‘Winchester” adı verilir. Sabit diskin kod numarasının tanınmış Winchester tüfeklerinin model numarasıyla aynı olması yüzünden bu ismin verildiği söylenir.

1.1. Sektörler ve Manyetik Kafalar

Disketler ve sabit diskler arasında çok büyük farklılıklar olsa da, temelde eşittirler. Veriler; manyetik desenler şeklinde ve dairesel olarak diskler üzerine yazılırlar. Bu dairelerden her biri iz adını alır ve eşit büyüklükte olan sektörlere ayrılır. Manyetik kafa; diskin dış kenarından merkezine doğru hareket eder, istenilen bilgilerin bulunduğu izde durur ve aradığı sektörün diskin dönmesi esnasında altından geçmesini bekler (Şekil 1.1). Aşağıdaki şekilde de sektörlere bölünmüş izler görülmektedir.

Şekil 1.1: Veri Erişimi

1.2. Disket ve Sabit Diskler Arasındaki Farklar

Sabit disklerin disketlerden temel ve en önemli farkları çok daha hızlı çalışmaları ve verileri daha yoğun bir şekildesaklamalarıdır. 5.25’lik bir disket 40 iz içerirken, yine 5.25’lik olan bir sabit disk 1000 tane iz içerebildiği gibi. bir iz üzerinde de 4 kat daha fazla veri saklayabilir. Bu kadar yüksek bir veri yoğunluğu, disk yüzeyine çok yakın hareket edebilen; çok küçük bir manyetik kafa gerektirir. Her dikey hareket, manyetik kafanın zıplamasına sebep olabileceği için, diskler; manyetik bir alaşımla kaplı, ve çarpmalara karşı dayanıklı bir alüminyum plakayla sabitleştirilir. Daha önce de belirtildiği gibi, sabit diskler kendilerine has süratleriyle de tanınmışlardır. Normal bir disket, dakikada 300 İle 360 dönüş yapmasına karşın, sabit diskler dakikada 3600 dönüş yapar. Bu sürat, manyetik kafa için de geçerlidir. Sabit disklerin manyetik kafaları, izlerin üzerinde çok yüksek bir süratle hareket ederler. Bütün bunlar, montajda çok dikkatli ve hassas bir çalışma gerektirir. 
Şekil 1.2: Sektörler ve İzler

1.3. Diskler

Şekil 1.3: Manyetik Kafalar ve Diskler

Sabit disklerde, veri okuyabilme kabiliyetinin geliştirilmesi amacıyla  ortak bir eksen üzerine bir çok disk yerleştirilmiştir. Bu diskler, eksenin içinde veya altında bulunan bir motorun çalışmasıyla harekete geçerler. Aşağıdaki şekilde gerçek bir sabit diskin büyütülmüş hali görülmektedir.

Şekil 1.4: Okuma-Yazma Kafaları ve Diskler

Diskin iki yüzü de veri saklamak amacıyla kullanılır. Farklı disk yüzleri için tek bir manyetik kafa kullanmak verimsiz olacağından, her disk yüzü için bir manyetik kafa kullanılır. Alt alta duran ve tek bir diske ait olan kafalar, hep aynı anda hareket ederler.   manyetik kafaların çalışma tarzı aşağıdaki şekilde daha iyi gösterilmiştir.

Manyetik kafanın, disk yüzeyinin üzerinde bir inch’in sadece 100,000’de 1’i kadar bir yükseklikte gidip gelmesi sırasında, izlerin de manyetik kafalarla tam olarak çakışmaları gerekir.

Şekil 1.5: Okuma-Yazma Kafalarının Çalışma Şekli

Manyetik kafanın bu kadar az bir yükseklikte gidip gelebilmesi, diskin dönmesi esnasında oluşan bir hava yastığı sayesinde olur. Manyetik kafa, diskin dönmesiyle hafifçe kalkar ve durduğu an yine hafifçe iner. Disk durduğunda kafa yüzeye temas eder.  Şekil 1.4’ te manyetik kafanın çalışma prensibi görülebilir.

1.4. Kontrol Ünitesi

Çoğu sabit disk, bilgisayarın içindeki bir yuvaya (slota) yerleştirilen kontrol kartı tarafından desteklenir. Diskten okunan veriler, manyetik kafa aracılığıyla bu kontrol ünitesine aktarır. Her sabit disk, bilgisayar ile iletişim sağlayabilmek için bir kontrol ünitesine sahip olmak zorunda değildir. Kontrol ünitesi, ancak IBM PC, AT ve bazı PS/2 sınıflarında bulunmaktadır. Veriler, kontrol ünitesine ulaştıktan sonra, bir tampona aktarılır. Daha sonra kontrol ünitesi, her bilgisayarın kalbi sayılan mikroçiplere, yani CPU’ya bir sinyal gönderir ki, bu işlem verilerin tampondan alınıp bilgisayarın RAM’ına (sistem hafızası) aktarılması için gereklidir.

1.5. DMA Hafızaya Doğrudan Erişim

Bu işlem iki şekilde yapılır: IBM AT ve PS/2 sınıflarında CPU bu işi kendisi yapar: IBM PC ve XT’lerde ise, DMA (Direct Memory Access) diye adlandırılan bir teknik kullanılır. Bu teknik, özel bir çipte gerçekleşir. Çip; kontrol ünitesinden gelen verileri CPU’ya göndermeden, doğrudan hafızaya gönderir. Bunun sebebi, PC ve XT’lerde mikroçipler ile sabit disklerin veri aktarım oranlarının uyuşmamasıdır.

1.6. DOS Tamponları

Veriler, RAM’daki rezerve alanlara, yani DOS tamponlarına aktarılır. Her DOS tamponlarının içerebileceği veri miktarı, bir disk sektörü (DOS için 5l2 bayt) kadardır. Genelde, sabit diskle donatılmış makinalar 20 tane tampon kullanır. Bir dosya okunduğunda, bu tamponlar peş peşe doldurulur. Eğer tüm tamponlar dolmuşsa, yeni veriler, tampon’lara tekrar ilkinden başlanarak aktarılır. Son olarak, DOS gerçekten gerekli olan verileri bunların içinden seçer ve kullanılan program tarafından belirlenen hafıza adresine gönderir

Bilgisayar diske veri yazdığında, bu işlem tersine işler. Õnce, kullanım programı verileri hafızanın hangi adresinde bulabileceğini DOS’a bildirir. Veriler, bu hafıza adresinden DOS tamponuna ve buradan da kontrol ünitesindeki tampon’a ulaşır. Bundan sonra kontrol ünitesi; disk sürücüsüne verilerin diskin hangi yüzündeki, hangi izin, hangi sektörüne ulaşacağını bildirir ve manyetik kafa bu konuma yerleştiği an verilerin diske yazılmasına başlanır. Diskin gerekli kısmı manyetik kafanın altına geldiği an, kafa, disk yüzeyine manyetik bir akım uygular ve asıl veri bu şekilde, uzun bir zincir halinde kodlanmış olur. Şekil 1.6’da  bu olay blok diyagramla gösterilmiştir.

 

Şekil 1.6: Verilerin Akışı

2.DİSK YÜZEYİ

Her disk veya disketin yüzeyi verileri saklayabilecek bir maddeyle kaplıdır. DOS, sektörlere 5l2 baytlık veri aktarır. Bu miktar, başka işletim sistemlerinde değişse de, biz bu bölümde sadece DOS işletim sistemini dikkate alacağız. Ancak, daha sonra anlatılacak olan konular, mikro bilgisayarlardaki başka işletim sistemleri için de geçerli olacaktır.

2.1. Yük Değişmesi – Manyetik Akımın Değişmesi

Disk yüzeyinde, manyetik yük taşıyabilen ve her biri büyük bir mıknatıs gibi, bir kuzey ve bir de güney kutbuna sahip olan, zerrecikler bulunur. Manyetik kafa, bu zerreciklerden oluşan çok küçük bir grubun yükünü, yani kuzey ve güney kutuplarının yerlerini değiştirebilecek yetenektedir. Manyetik olarak etkilenebilecek en küçük alana, yani gruba, manyetik yük alanı (domain) denir. Bu manyetik yük alanlarından binlercesi bir araya gelip bir izi oluşturur. Disk yüzeyi, manyetik kafanın altından geçerken kafa kendi yükünü değiştirir ve bunu yük alanına iletir. Böylece veri, kodlanmış halde diske aktarılır.

2.1.1. Veri Kodlaması

Bilgisayardaki her türlü bilgi “l” veya “0”; “evet” veya “hayır”; “açık” veya “kapalı” şeklinde kodlanır. Örneğin “A” harfini kodlarsak, kodumuz (açık – kapalı – kapalı – kapalı – kapalı – kapalı – açık – kapalı) şeklinde olur. Bu sekiz bit bir arada, veriyi (yani A’yı) içerebilen bir baytı oluşturur. Bu harfi oluşturan kod zinciri keyfi verilmiştir ve ASCII standardının (American Standard Code for Inforınation Interchange) bir parçasıdır. ASCII karakterler, bilgisayarlarda bir standart oluşturmak için belirlenmiştir. Harfin sabit diske yazılışı esnasında, manyetik kafa ritmik olarak yükünü değiştirir ve böylece harfle ilgili kodlar peş peşe gelen sekiz adet yük alanına aktarılır. Değiştirilen yük “açık” (binary 1), değiştirilmemiş yük “kapalı” (binary 0) olur.

Şekil 2.1: A Harfinin Kodlanışı

Veriler diskten okunduğunda, bu işlem tersine işler. Manyetik kafa, altında dönen diskin yüzeyi üzerinde, yükü değişmeden durur ve istenilen yük alanları (bir bakıma küçük mıknatıslar) altından geçerken onların yükünden etkilenir. Manyetik kafada manyetik etkileşimler sonucu elektriksel dalgalanmalar olur. Bu dalgalanmalar, sürücünün elektronik aksamı sayesinde güçlendirilir ve “açık” ve “kapalı” şeklîndeki elektronik kodlara dönüştürülür. Sonunda bu kodlar da bilgisayarın hafızasına gönderilir. Aşağıdaki şekil bütün bu olayın anlaşılabilmesi için bir fikir verebilir.

2.1.2. Veri Yoğunluğu

Disketlerde, iz başına yaklaşık olarak 30,000 yük alanı düşer. Bu miktar, iki ekran (25 satıra 80 sütun) dolusu metni kapsar. Buna karşın sabit disklerde, izin bir inch’lik bir bölümünde en az 10,000 yük alanının bulunduğunu ve disklerin dakikada 3,600 dönüş yaptığını düşünürsek, manyetik kafanın ne kadar hızlı çalışması gerektiğini daha iyi anlarız. Manyetik kafanın altından saniyede en az 5 milyon yük alanı geçip gider.

2.2. Manyetik Alaşımlar

Sabit diskini bir tornavida ile açacak olan bir kişi; ya disketler gibi koyu gri, veya otomobil tamponları gibi parlak renkte olan diskler görür. Birinci tip diskler kaplanmış (coated), ikinci tip diskler ise parlatılmış (plated) alaşımlar diye adlandırılır. Her iki durumda da, yüzeyin biraz altında çok hassas olarak işlenmiş ve üzeri asıl veri saklayıcı alaşım ile kaplanmış alüminyum bir plaka (blank) bulunur.

IBM kısa bir süre öncesine kadar, kaplanmış alaşımlı diskler kullanmaktaydı. Burada kullanılan alaşım, aslında metal plakaya yapıştırıcı bir maddeyle yerleştirilen pas zerreciklerinden başka bir şey değildi. Kaplamanın, diskin her tarafında aynı kalınlıkta olması çok önemli, fakat aynı zamanda da oldukça zor sağlanabilen bir husustu. Parlatılmış alaşımlar ise, plakaya saf metal yerleştirilmesiyle üretilir. Bu yerleştirme işlemi ya buharlı teknik ile, veya yeni geliştirilen bir püskürtme (sputtering) tekniği ile gerçekleştirilir. Buharlı teknik çok zor olduğundan, bu tip diskleri ucuza üretmek uzun yıllar almıştır. Bugün bu yöntemlerle üretilen diskler; yüksek kapasiteli, yüksek verimli ve yüksek fiyatlı sürücülerde kullanılır.

2.2.1. Kaplanmış – Parlatılmış Disklerin Karşılaştırılması

Demirden oluşan kaplamalar, kaba bir tahminle, parlatılmış alaşımlardan on kat daha kalındır (bir inch’in sadece milyonda birkaçı kadar). Buna ilaveten, bu kaplamalar yapıştırıcı bir maddeyle metal plakanın üzerine yapıştırılır. Bu da, zerrecikler arasındaki mesafelerin artmasına yol açar. Parlatılmış alaşımlı disklerde ise, zerrecikler sık bir şekilde yerleştirilir. Yapıştırıcı maddenin yokluğu da bunlarda çok daha ince bir kaplamaya izin verir. Bu sebepten dolayı, parlatılmış alaşımlı disklere inceteyp diskleri (thinfilm media) de denir. Kaplanmış alaşımlı disklerde, manyetik yük alanı sayısı disketlerdekinin çok üstünde olsa da, parlatılmış alaşımlı disklerdeki alan sayısının yanına dahi yaklaşamaz.

Kaplanmış alaşımlı diskler, inch başına 20,000 yük alanı alabilirlerken, laboratuarlarda prototip olarak bulunan parlatılmış alaşımlı disklerde bu sayı 50,000’i aşar. Bu miktar, manyetik yük alanlarını diskin içine dikey olarak yaymakla (perpendicular recording) daha da artırılabilir. Yüksek kapasiteli disklere olan talebin günden güne artması, parlatılmış alaşımlı disklere olan eğilimi de artırmaktadır.

2.3. Manyetik Kafanın Düşmesi

Parlatılmış alaşımlı disklerin bir avantajı da çok sert olmaları ve dolayısıyla manyetik kafanın disk yüzeyi üzerine düşmesine karşı çok dayanıklı olmalarıdır. Çoğu kullanıcı bir manyetik kafanın düşebileceğini bilir, ancak bunun sebebini pek azı açıklayabilir. Bilindiği gibi, ilk deneysel sürücüler çok büyük disklerden ve motorlardan oluşan dev aletlerdi. O zamanlar, laboratuardaki ufak bir kaza sürücüde büyük hasarlara yol açardı. Bu hasarlar, manyetik kafanın disk yüzeyine “Düşme”sinden kaynaklanırdı.

Günümüzde bu tür düşmeler çok daha hafif dozda olur. Hafif sarsıntılar veya mekanizmadaki ufak bir hata, manyetik kafanın düşmesine ve disk yüzeyine küçük bir yarık açmasına yol açar. Diskin bu esnada dönüyor olması hasarın derecesini artırır. Yırtığın meydana geldiği alan artık kullanılmaz hale gelir ve eğer bu alana daha önceden veri girilmişse, bunlar da kullanılmaz hale gelir. eğer disk yüzeyinden parçacıklar kopup sürücünün içinde yayılmaya başlamışsa hasar daha da ciddi boyutlara ulaşır. Bazı durumlarda kopan bu parçacıklar manyetik kafa ile disk yüzeyi arasındaki boşluktan daha büyük olur. Bu durumlarda, manyetik kafa, bu parçacığın üzerinden geçerken onu sürükler ve daha başka alanların da hasar görmesine sebep olur. Duruma göre bu parçacıkların manyetik kafaya yapıştıkları ve manyetik gücünü etkiledikleri de olur.

2.3.1. Bozuk Sektörler

Ara sıra, DOS’un hafif hasar görmüş bir alana hiç sorun yaratmadan veri yazdığı görülür. Ancak hasar ağır ise, yani disk yüzeyinde bir yarık açılmış ise, bu alana veri yazmak mümkün olmaz. Bu durumlarda disk yüzeyinde bozuk sektörler (bad sector) meydana gelir. Eğer işletim sistemi böyle bir alan ile karşı karşıya kalırsa “ X sürücüsünde okuma hatası var” (Error reading drive X), veya “sektör bulunamadı” (Sector notfound) mesajlarını verir. Hasarın ortadan kaldırılması için bu sektörlerin DOS tarafından erişilmez hale getirilmeleri gerekir. Başka bir olasılık ise, sabit diskteki tüm dosyalanın bir backup’ını (yedeğini) aldıktan sonra sabit diski formatlamak ve ardından yedekleri tekrar sabit diske kopyalamaktır. Formatlama esnasında DOS bu sektörleri “kullanılmaz” şeklinde işaretler.

2.3.2. Şiddetli Düşmeler

Düşme en dıştaki izlerden birinde meydana geldiyse hasar daha şiddetli olabilir. Çünkü bu izler özel DOS dosyalarını, ana dizini (dizin) ve verilerin diskteki dağılımlarını içeren bilgileri (FAT) saklar. Dolayısıyla, bu kısımlardaki hasarlar, diskteki tüm dosyalar sağlam olsa dahi, verileri okunamaz hale getirir. Bu; meydana gelebilecek en ağır hasardır. Böylece kaybolmuş dosyalan kurtarmak mümkün olsa dahi, bu çok zor olur Manyetik kafa sık sık bu izlerin üzerine geldiği için, bu tür hatalar maalesef en sık meydana gelen hatalardır. Ama genelde her türlü manyetik kafa düşmesi can sıkıcıdır.

2.3.3. Düşmelere Karşı Dayanıklı Bir Tasarım

Günümüzde mühendisler manyetik kafa düşmelerine karşı dayanıklı disk alaşımları geliştirmeye çalışıyorlar. Özellikle 3-M şirketinin geliştirdiği esnek yüzeyli alaşımlar (stretch surface recording veya SSR) çok umut vericidir. Bunlarda, manyetik olarak kaplanmış özel bir zar, alüminyum plakanın yüzeyine sarılır. Zar, plakanın kenarından dışa çok az taşacak şekilde gerilir. Böylece manyetik kafa disk yüzeyin düştüğü an çarpma gücü emilir ve yüzey korunmuş olur. Bunların deneysel prototipleri parlatılmış alaşımla kaplı disklerin sağladığı veri yoğunluğuna yakın bir veri yoğunluğu sağlıyorlar.

2.3.4. Düşmelerden Kaynaklanmayan Hatalar

Çoğu kişi, meydana gelen her türlü hataya kafa düşmesinin sebep olduğunu sanır. Oysa pek azı bu sebepten kaynaklanır. Hatalara yol açabilecek arızalardan bazıları elektronik aksamlar: diski döndüren motorun yanması; manyetik kafanın konum ayarının bozulması veya manyetik kafanın kirlenmesi olabilir. Sabit disklerin kirlenmesi, genelde demir oksit alaşımıyla kaplı disklerde meydana gelir. Hafif olan kaplanmış alaşımlar manyetik kafanın manyetik alanına yapışır. Parlatılmış alaşımlar ise o kadar sert olurlar ki, düşmeler neticesinde kırılmalara yol açarlar. Her iki durumda da sabit diskin tamire gitmesi gerekir ve bu da sabit diskteki tüm verilerin kaybı anlamına gelir.

2.3.5. Soft ve Sabit Hatalar

Bazen, soft hatalar (soft errors) şeklinde anılan, donanımın kusursuz çalışmasına rağmen verilerin ne okunup, ne de yazılabildiği hatalar da görülür. Öte yandan bir de verilerin fiziksel olarak zarar görmelerine sebep olan donanım (hardware) hataları (sabit errors) vardır. Soft hatalar, zaman zaman bilgisayardaki elektrik aksamalarından veya disklerin dengelerinin bozulması sonucu sallanmaya başlamalarından (diskin kafaya bir yaklaşıp bir uzaklaşması) kaynaklanır. Kontrol ünitesi böyle durumlarda verileri tekrar okumaya veya yazmaya çalışarak hatayı aşmaya çabalar. IBM bilgisayarlarının kontrol üniteleri, böyle durumlarda ancak on kez okumaya veya yazmaya çalıştıktan sonra hata verir. DOS ise, bu hataya karşılık kontrol ünitesine aynı denemeleri gerekirse iki kez daha yaptırır (yani toplam 30 kez). Tüm bu denemelerin sonucunda hata aşılamazsa DOS’un hata mesajı gelir.

2.4. Sektörler

Verileri diskteki bir ize sırayla, tüm disk çevresinde bir tur tamamlayacak şekilde, yazmak mümkünse de, bu yöntem kullanılmamaktadır. Bunun yerine, bütün disketi veya sabit diski pasta dilimlerini andıran kısımlardan oluşan izlere ayırmak tercih edilmiştir. Bu kısımların her birine sektör denir. Böylece, bozuk bir alandan dolayı tüm izin kullanılmaz hale gelmesindense, tek bir sektörün kaybı yeğlenmiştir. 

2.4.1. Formatlamanın Düzeyi

Sektörler diskin formatlanması esnasında oluşturulurlar. Formatlama; düşük düzeyde (low-level; mantıksal) ve yüksek düzeyde (high level; fiziksel) formatlama olmak üzere iki bölümden oluşur. Sektörlerin oluşturulmasından sorumlu olan formatlama düzeyi, kontrol ünitesine sektörlerin başlangıç yerini bildiren özel kodları disk yüzeyine kaydeden düşük düzeyde formatlamadır. Buna göre, her sektöre kendisine alt bir belirleyici numara verilir (manyetik kafa daha bir ize gitmeden önce, kontrol ünitesi o izin numarasını elde etmiş olur).

360 KB’lık disketlerde normalde iz başına 9 sektör düşerken, AT sınıflan için tasarlanmış olan 1.2 MB’lık yüksek kapasiteli disketlerde iz başına 15 sektör düşer (PS/2 sınıfının 3.5 inch’lik 720 KB ve 1,44 MB disketlerinde ise bu sayı iz başına sırasıyla 9 ve 18 olur). Çoğu sabit diskte ise bu oran iz başına 17 sektördür. Sektör sayısı, işletim sistemi tarafından ihtiyaca göre belirlenir. Fiziksel bakımdan homojen olan bir disk yüzeyi, manyetik olarak her istenilen desene sokulabilir.

2.4.2. Sektör Büyüklüğü

DOS işletim sistemi 512 baytlık sektör büyüklüğünü, disketlerde olduğu gibi sabit disklerde de kullanır. Tabii ki, bir diskin dışına daha yakın olan izler daha uzun olurlar ve fiziksel olarak daha fazla veri içerirler. Ama mantıksal olarak içerdikleri veriler diğer izlerden daha fazla değildir. İşletim sistemleri çok gelişmiş yazılımlar olduğundan, izden ize değişen sektör sayısı gibi bir sorunun üstesinden gelebilirler. Bunun bedeli ise, oldukça büyük bir disk alanından faydalanamamaktır. Ancak. bu durumun istisnaları da var. Bazı sürücülerde fiziksel sektör sayısı izden ize farklılıklar gösterir. Meselâ, “Plus Development Corporation” şirketi 40 MB’lık sabit disklerinde en içteki izlere 28 sektör sığdırırken, en dıştaki izlere 34 sektör sığdırmaktadır. Bu durumda, izlerden fiziksel olarak arta kalan sektörler. elektronik olarak bir sonraki ize aitmişler gibi kodlanır. Böylece DOS her izin eşit sayıda sektörlerden meydana geldiğini varsayar.

Burada belirtelim ki; yüksek kapasite, yüksek bir veri yoğunluğu anlamına gelmez. Çünkü bu durumda iz başına daha az sektör düşer. Yoğunlaştırılabilecek veri miktarı, manyetik kafanın akım değiştirme hızı ve akım değişikliğinden etkilenebilecek minimum manyetik zerrecik miktarı ile sınırlıdır.

2.5. Silindir

Kullanılan disk dolmuşsa, sisteme yeni bir disk ilave etmek gerekir. 10 ile 40 MB arasında kapasitesi olan disklerde, bu yüzden iki adet disk bulunur. Yüksek kapasiteli sabit disklerde ise bu sayı 6 veya daha fazla olabilir. Bu durumlarda disk 1, yüz 0 ve yüz 1 ‘den meydana gelirken, disk 2 yüz 3 ve yüz 4’ten, vs. meydana gelir.

Şekil 2.2: Sektör, İz ve Silindir

Manyetik kafalar paralel olarak hareket ettikleri için, aynı anda kendi yüzlerinin aynı numaralı izlerinde bulunurlar. Genelde dosyalar disklerin değişik yerlerine dağılmış oldukları için, kafaların birbirlerinden bağımsız hareket etmeleri çok kullanışlı olurdu. Bu durumda, kafalardan biri verilerin başını okurken, diğer verilerin devam ettiği başka bir alana konumlanabilirdi. Ancak, teknolojide çoğu zaman olduğu gibi, bu da çok pahalıya mal olurdu.

2.5.1. DOS’un Diskleri Doldurması

DOS, durumu mümkün olduğu kadar iyi değerlendirebilmek için, aynı konumdaki izlere dosyayla ilgili bilgilerden mümkün olduğu kadar çok bilgi yazmaya çalışır. Örneğin, DOS bir dosyanın başını iz 15’e yazacağı zaman öncelikle yüz 0’daki 15’inci izi, daha sonra peş peşe yüz 1’deki 15’inci izi, yüz 2’deki 15’inci izi, vs. doldurmaya çalışacaktır. Ancak 15’inci izlerin hepsi dolduktan sonra, manyetik kafayı bir sonraki ize konumlandıran zaman alıcı işlemi gerçekleştirir. Burada tüm işlem yüz 0’dan itibaren tekrar başlar.

Eğer tüm yüzlerdeki 15’inci izleri bir bütün olarak ele alınırsa 15’inci silindir elde edilir. Bazı sabit disklerle ilgili dokümanlarda iz ve silindir kavramlarının birbirlerinin yerine kullanıldığı görülür. Çünkü aslında bu iki kavram aynı anlama gelir. IBM XT’lerin 10 MB’lik sabit diskleri 306 silindir içerirken, AT’lerin 20 MB’lık sabit diskleri 615 silindir içerir. Bu aslında, XT sabit disklerinin bir yüzünde 306 iz bulunduğunu, AT’lerinkinde ise 615 iz bulunduğunu gösterir.

2.5.2. Silindir Yoğunluğu

Diğer önemli bir kavram, silindir yoğunluğu kavramıdır. Bir inch’lik disk yüzeyinde kaç izin bulunduğunu belirten iz yoğunluğu kavramından farklı olarak, silindir yoğunluğu kavramı bir silindirde bulunan sektör sayısını belirtir. Bu da, iz başına düşen sektör sayısı ile disk yüzleri sayısının çarpımına eşittir. Tabi ki silindir yoğunluğu yüksek olan sabit diskler tercih edilmelidir, çünkü bu durumda büyük bir dosya daha az sayıda silindire sığacaktır. Bu da, manyetik kafanın dosyanın okunması esnasında daha az hareket etmesi ve sabit diskin daha verimli çalışması sonucunu doğurur. Üreticiler, silindir yoğunluğunu ya daha fazla disk kullanarak, veya iz başına düşen sektör sayısını artıran alaşımlar kullanarak artırıyorlar.

2.6. Taşma

Manyetik kafanın altından geçen veri oranı ile bilgisayarın veri okuma ve yazma oranlan birbirlerine eşit olmak zorunda değildir. Kontrol ünletesi verileri disk yüzeyinden dahili bir tampona (internal holding tampon) taşır. Daha sonra bu veriler ya CPU üzerinden, ya da DMA yöntemiyle RAM’a gönderilir. Diskler saniyede 60 dönüş yapar ve her turda 17 sektörün her biri manyetik kafanın altından bir defa geçer. 512 baytlık sektörlerde bu; saniyede 522,240 bayt anlamına gelir. Sektör sınırları olmasaydı, bir ize aslında yaklaşık olarak 625,000 bayt sığdırmak mümkün olurdu. Her bayt 8 bitten meydana geldiğine göre, bir saniyede kafanın altından kaba bir hesapla yaklaşık 5 milyon bit geçer.

2.6.1. Veri Aktarım Oranı

Bu miktar, sabit disklerin 5 Mbit’lik veri aktarım oranlarının esasıdır. Çoğu kişi, yanlış olarak bu oranın bilgisayarın elektronik aksamının özelliğinden kaynaklandığını zanneder. Aslında, elektronik aksamların, manyetik kafa tarafından okunan veya yazılan verilerin işlenmesi için yeterli hızda olmaları kafidir. Daha hızlı olmaları hiçbir şey ifade etmeyecektir, çünkü asıl olan, sabit disk eksenine bağlı olan motorun hızıdır. Bu hız artmadıkça, verilerin okunması veya yazılması hızlanmayacaktır

Veri aktarım oranı hafızaya aktarılan verilerin asıl oranını vermez. Okuma esnasında kontrol ünitesinin tamponu bu orana eşit miktarda veri alır. Ancak, DOS tamponuna doğru devam eden veri aktarım işlemi yaDMA, veya CPU çipi tarafından yarıda kesilir. Buradan kaynaklanan gecikme, eğer bu verileri hafızanın başka yerlerine de aktarır ve onları daha geri kalan veriler yoldayken işlemeye başlarsa daha da büyür.

Bu gecikmelerin, dönmeye devam eden diskler için ne anlama geldiği açıkça ortadadır. Sektör manyetik kafanın altından geçer ve içerdiği veriler kontrol ünitesinin tamponuna gider. Saniyenin milyonda birkaçı bir zamanda diğer sektör manyetik kafanın altına gelir. Manyetik kafanın bunları okuyabilmesi için, kontrol ünitesinin tamponunda bulunan verilerin korkunç bir süratle hafızaya gönderilmesi gerekir. Ancak, çok az sayıda 8088 ve 80286 bilgisayarı bu aktarımı yeterince hızlı gerçekleştirebilir. Bu yüzden bir sonraki sektörün verileri, okunamadan manyetik kafanın altından geçer. IBM XT’lerde okunamadan geçen sektör sayısı 5 iken, AT’lerde bu sayı 2’dlr. Ancak bu sektörler geçtikten sonra manyetik kafa tekrar veri okumaya hazır hale gelir.

2.6.2. Sektörlerin Kesintisiz Olarak Sıralanması

Bir dosyanın verilerini içeren ikinci sektör, hemen ilk sektörün arkasından geliyorsa, fiziksel olarak birbirine bağlı sektörlerden söz edilir. Ancak, bu ideal durum değildir. Eğer manyetik kafa birinci sektörden hemen sonra okumaya hazır olamazsa, gerekli verinin okunabilmesi için diskin bir tur daha dönmesi gerekir. Bir XT bilgisayarda kontrol ünitesi bu dönüş süresinin üçte biri kadar bir zamanda hazır olur ve böylece çok değerli olan milisaniyeler harcar. Saniyede 60 defa dönebilen bir diskette ise, bir turun üçte ikisi kadar bir zaman. yani 11 milisaniye harcanır. Peş peşe gelen 17 sektörde, bu 187 milisaniyelik (saniyenin yaklaşık beşte biri) bir zamana karşılık gelir. Silindir başına dört iz düşen (ki bu en sık rastlanan durumdur) sabit disklerde, harcanan bu süre, silindir başına bir saniyenin dörtte üçüne çıkar. Bir de dosya birden fazla silindire dağılmışsa, okuma işleminin sonunu beklemek çok sıkıcı olabilir.

Diskleri böyle verimsiz çalışmak zorunda bırakan bir neden yoktur. Örneğin, AT sınıfı bilgisayarlarda bir dosyaya ait sektörler 6 sektóraralıkla yazılır. Manyetik kafa bu 6 sektörlük mesafeye, tam, kontrol biriminin yeni veriler almaya hazır olduğu anda ulaşır. Şekl 2.2 bu sektör düzenini 3: 1 taşmasına göre veriyor. Bundan sonra, sektörlerin fiziksel olarak değil, mantıksal olarak bağlılıklarından söz edilir.

Şekil 2.3: Taşma Olayı

2.6.3. Taşma Faktörü

Sektörlerin disk üzerine mantıksal olarak yerleştirilmelerine taşma denir. Her diskin belli bir taşma faktörü vardır. IBM XT bilgisayarlarda bu faktör 6:1 veya başka bir deyiş ile “6” dır. Bunun anlamı, bir dosyanın iz üzerinde hep 6 sektörlük aralıklarla yerleştirildiğidir. Başka bir ifadeyle, bir izdeki tüm verilerin okunabilmesi için diskin tam 6 tur dönmesi gerekir. En hızlı AT bilgisayarlarda bu faktör 3:1 l’dir. Sektörleri fiziksel olarak birbirine bağlı olan sabit disklerde ise, taşma faktörü 1:1 ‘dir. Bunlarda, bir izdeki tüm veriler bir tam turda sırayla okunabilir. Bu taşma faktörü idealdir. Ona ulaşabilmek ancak AT teknolojisiyle mümkündür.

Bir diskin taşma faktörü düşük düzeyde formatlama işlemi esnasında belirlenir şu anda bu işlemin izleri sektörlere böldüğünü bilmek yeterlidir. Bu düşük düzeyde format işlemi esnasında her sektöre bir belirleyici numara verilir. Taşma faktörünü belirleyen bu numaralandırma, istenilen sıralamada olabilir. Bu taşma, her zaman için diskin yeniden formatlanması ve sektörlerin yeniden numaralandırılmasıyla değiştirilebilir.

3.MANYETİK KAFALAR

Şekil 3.1: Manyetik Kafa

Bir manyetik kafa ne kadar küçük ve disk yüzeyine olan mesafesi ne kadar az olursa, etkileyebileceği manyetik yük alanı da o kadar küçük olur. Buna bağlı olarak, disk yüzeyine yazabileceği veri miktarı da o kadar çok olur. Manyetik kafa, kutuplan arasında ufak bir mesafe olan “U” şeklindeki mıknatıslara benzetilebilir. Bu olay şekil 2.3’te daha iyi görülebilir. İki zıt kutup arasındaki mesafe, daha yüksek bir veri yoğunluğu elde etmek için çok küçük tutulmuştur. Mesafenin küçük tutulması, disk yüzeyinde çok küçük bir alanın akım tarafından etkilenmesini sağlar. Bu da, veri yoğunluğunu artırır. Manyetik kafanın elle monte edilebilecek büyüklükte olması için iki zıt kutup arasındaki boşluk enlemesine değil uzunlamasına tasarlanmıştır. Bunun neticesinde manyetik yük alanları nokta şeklinde değil çubuk şeklinde olur ve ize paralel olarak dizilir.

Sürücülerde birden fazla manyetik kafa bulunmasına rağmen, aynı anda sadece bir tanesi aktif olabilir. Kontrol ünletesi sadece tek bir okuma işleminin verilerini değerlendirebilir. Eğer aynı anda birden fazla okuma işleminin verilerini değerlendirebilen bir kontrol ünitesi kullanılsaydı, yine de verimde bir artış sağlanamazdı. Çünkü, asıl yığılma verilerin kontrol ünitesinden hafızaya gönderilmesi esnasında olmaktadır.

3.1. Manyetik Kafa Tasarımı

Mühendisler veri yoğunluğunu artırmak ve manyetik kafanın düşmesi durumunda disk yüzeyine daha az zarar verilmesi için daha küçük ve daha hafif manyetik kafalar tasarlamışlardır. Sonuçta üreticiler gittikçe artan bir oranda Whitney-teknolojisini kullanmaya başladılar. Bu teknoloji, çok hafif manyetik kafalar için düşünülmüş olan bir askı sistemidir. Bu sayede sürücüler, çok küçük sütunları andıran manyetik kafalar kullanarak, inch başına 1,000 izlik bir veri yoğunluğuna ulaşırlar. Manyetik kafaların yaptığı mikro düzeyde okuma-yazma işlemi aşağıdaki şekilde karşılaştırmalarda daha iyi anlaşılmaktadır.

Şekil 3.2: Mikro Düzeyde Okuma

3.2. Manyetik Kafa Rayları

Bir manyetik kafa rayı, manyetik kafanın disk yüzeyinde hareket etmesini sağlar. Bu konuda en çok kullanılan iki teknik şunlardır: Rulolu ray tekniği ve adımlama motorlu ray tekniği. Birinci teknik ikincisinden daha hızlı, sağlam ve sessiz olmakla birlikte, aynı zamanda daha da pahalıdır. IBM firmasının kullandığı sürücülerdeki manyetik kafalar, adımlama motorlu manyetik kafa rayları kullanır. Ancak 80286 veya 80386 gibi daha  bilgisayarlarda eskilerine göre daha hızlı bilgisayarlar için tasarlanmış rulolu manyetik kafa rayları kullanılır.

3.2.1. Adımlama Motorlu Manyetik Kafa Rayları

Adımlama motorlu raylar, kademeli olarak her seferinde sadece birkaç derece dönen motorlardır. İki yöne doğru istenilen mesafe kadar hareket etmeleriyle tanınırlar. Bu kademeli dönme hareketleri bir kayış sayesinde yatay hareketlere dönüştürülür ve manyetik kafanın disk üzerinde gidip gelebilmesi sağlanmış olur. Disket sürücüleri temelde bu tekniği kullanırlar. Mekanizmanın attığı her adım manyetik kafayı bir iz ileriye atar ve bunu yaparken de çok hafif bir ses çıkarır. Manyetik kafa birkaç iz birden atlatılırsa, çoğu bilgisayar kullanıcısının disket sürücülerinden tanıdığı tırmalayıcı bir ses çıkar. Bu tekniğin kullanıldığı sabit diskler de bu sesi çıkarırlar. Ancak, sabit diskin içinde bulunduğu metal kutu bu sesi emer.

3.2.2. Rulolu Manyetik Kafa Rayları

Bu raylar farklı bir teknikle çalışır. Bunlar manyetik kafayı diskin merkezine doğru çeken ve ucunda bir mıknatısı bulunan incecik bir metal tel ile çalışırlar. Manyetik kafa, kendisini sürekli disk merkezine doğru çeken askılı bir mekanizmayla donatılmıştır. Metal telin ucundaki mıknatısın manyetik yükü dengelendiğinde. kafa kendi kendini diskin dışına doğru çeker. Mıknatısın manyetik yükünün hassas bir şekilde ayarlanması, manyetik kafanın istenilen ize gitmesini sağlar.

3.2.3. İki Teknik Arasındaki Farklılıklar

Adımlama motorlu manyetik kafa rayı. kafayı uzaktaki bir ize götürecekse bunu adım adım yapar. Ancak, rulolu manyetik kafa rayı bu işlemi bir hamlede yapar. Mıknatısın yükünün birazcık değiştirilmesi, manyetik kafanın istenilen konuma gitmesini sağlayacaktır. Sonuç olarak, rulolu manyetik kafa raylarının adımlama motorlu raylardan yaklaşık olarak iki kat daha hızlı çalıştıkları söylenebilir.

Ancak rulolu raylar daha komplike oldukları için, daha pahalıdır. Adımlama motorlu raylar, istedikleri ize, metal bantlar yardımıyla adımlarını sayarak ulaşırlar. Rulolu raylar ise, bir süre sonra hedeflerini şaşmaya başlar ve bu yüzden ayar gerektirirler. Adımlama motorlu ray sistemi, bir anlamda açık bir döngü (open loop) teşkil eder. Çünkü kontrol ünitesi, motora hangi konuma gideceğini bildirdikten sonra kafanın doğru konumlandığım varsayar. Buna karşın rulolu ray sistemi ise kapalı bir döngü (closed loop) teşkil eder. Yani kontrol ünitesi sürekli, kafanın doğru konumlanıp konumlanmadığını kontrol eder ve şüpheli konumlarda hemen hatayı düzeltmeye çalışır.

3.3. Düşmelerin Teşhisi

Düşmelerin teşhisi kavramı ilk olarak “Plus Development Corporation’ şirketinin sabit kart sürücülerinde sunulan ve kısa bir süre sonra diğer üreticiler tarafından da benimsenen bir özelliktir. Sabit diskli makinalarbir çarpmaya maruz kalırlarsa, manyetik kafa büyük bir olasılıkla başka bir ize zıplar. Bu, veri okunması esnasında olursa, kontrol ünitesi işletim sistemine bir hata mesajı iletir. İşletim sistemi ise, okuma işlemini tekrarlamaya çalışır. Manyetik kafa, disk yüzeyine değmediği sürece veri kaybolması da görülmez. Ancak, çarpma veri yazılırken olursa ve kafa başka bir ize zıplarsa gittiği izde yazma işlemine devam eder ve orada bulunan verileri bozar. Bozulan veriler genelde başka bir dosyaya ait oldukları için, bu verileri kurtarmak maksadıyla yapılan ikinci bir denemenin de faydası olmaz.

Rulolu raylar sürekli olarak manyetik kafanın konumu hakkında bilgi edinirler. Plus Development Corporation şirketi, bu tekniği, manyetik kafanın izden en ufak bir sapması karşısında hemen durumu algılayan süper hızlı optik algılayıcılarla uygulamıştır. Bu sayede, manyetik kafa daha komşu bir ize ulaşmadan, bu optik alıcılar, elektronik bir sinyal ile, yazma işleminin kesilmesini sağlarlar. Veriler yazma işlemi boyunca kontrol ünitesinin tamponunda mevcut oldukları için, yazma işlemi. manyetik kafa kontrol ünitesi tarafından tekrar konumlandıktan sonra tekrarlanır. Ancak, bu emniyet sistemi sadece rulolu raylarda bulunur. Adımlama motorlu raylarda böyle bir imkan yoktur.

3.4. Manyetik Kafanın Park Edilmesi

Anlaşıldığı gibi, düşmelerin asıl sebebi, kontrolden çıkmış manyetik kafalardır. Doğal, olarak bilgisayar kapalı iken bu tür düşmeleri engellemek için manyetik kafayı veri saklanan alanlardan uzak tutmak gerekir. Birçok çeşidi olan bu işleme “park etmek” denir. Çoğu durumda, manyetik kafa “emniyet pisti” (landing strip) olarak adlandırılan özel bir silindire konumlandırılır. Genelde, bu: sürücünün en içte kalan silindiri olur. Bu silindir, kullanımı boyunca birçok darbeye maruz kalmaktadır. Ancak buna rağmen, üreticiler buradan kaynaklanabilecek kirlenme gibi sorunları kabul etmemektedirler. Yine de bazıları manyetik kafayı disk yüzeyinden tamamen uzaklaştırmak, hatta bir tür kafese kilitlemek ve bu yolla hem kendisine hem de disk yüzeyine zarar vermesini engellemek gibi bir takım tedbirlere başvurmuşlardır.

3.4.1. Otomatik Park Etme

İstisnasız bütün sabit diskler manyetik kafanın park edilmesi olanağını sağladıkları halde, ancak son yıllarda manyetik kafanın otomatik olarak park edilmesi yöntemi kullanılmaya başlanmıştır. Bu yöntemde, bilgisayar kapandıktan sonra sürücü kafayı park yerine doğru kendiliğinden hareket ettirir. Bu işlem çok da kolay değildir. Özellikle adımlama motorlu raylarda bu çok zordur, çünkü bilgisayar kapandıktan sonra bu işlemi tamamlamak için geriye çok az enerji kalır. Etkin bir yöntem, sürücü motorunu jeneratör olarak kullanmak ve böylece diskin dönmesi esnasında saklanan enerji ile bu son hareketi yapmaktır. Diğer bir otomatik park yöntemi ise, manyetik kafayı olduğu yerde kilitler ve böylece bilgisayarın taşınması esnasında kafanın sarsılıp diske zarar vermesini engeller.

Rulolu ray kullanan sürücülerde otomatik park işlemi daha kolay gerçekleştirilir. Mıknatısın manyetik alanı, manyetik kafayı diskin merkezine doğru çekerken, küçücük yaylar kafayı aksi yöne doğru çekmeye çalışırlar. Bu sürücülerde, manyetik kafa bilgisayar kapandıktan sonra yaylar yardımıyla diskin dışına doğru çekilir. Ama yine de manyetik kafayı kilitleyecek son bir işlem daha gerekir.

3.4.2. Manuel Park Etme

Otomatik park etme olanağına sahip olmayan sabit disk sürücülerinin manuel olarak park edilebilmeleri gerekir. Bazı sabit disk sürücülerinde, kullanıcı, bu işlem için bilgisayarın içinde bulunan bir kolu elle çekmek zorundadır. Ama genelde manuel park etmekten anlaşılması gereken şey, bu park işlemini gerçekleştiren küçük bir yardımcı programın çalıştırılmasıdır. Bu tür bir program, ya üretici firma tarafından sabit disk kullanıcısına verilen bir diskette, veya üretici tarafından formatlanan sabit diskte hazır olarak bulunabilir.

IBM’ in SHIPDISK isimli yardımcı programı, işletim sistemi disketiyle birlikte sunulur. Çoğu üretici, park programlarına aynı ismi vermiştir. Bu program SHIPDISK yazarak çalıştırılabilir. Park işlemi bittikten sonra program kafaların park edildiğine dair bir mesaj verir. IBM AT’lerde ise adı SHUTDOWN olan bir park programı sunulur. İsim farkı olmasına rağmen programlar aynı işlemleri yaparlar; ancak ikincisi, ekranda işlemi grafiksel olarak da gösterir.

Park edilen kafanın bu konumdan kurtarılması gerekmemektedir. Bilgisayar açıldığı an manyetik kafa kendiliğinden birinci ize doğru hareketlenir. Birinci ize yönelmesinin sebebi, buralarda makinanınçalışması için gerekli bilgilerin bulunmasıdır.

3.4.3. Park Etme Zamanı

Sabit diskli makinanın her an bir çarpmaya maruz kalabileceği düşünülürse, diskin park etme işlemiyle korunması gerekir. Eğer makinapark işlemini kendi başına gerçekleştirmiyorsa, her seferinde bu işlemi tekrarlamak gerekmez. SHIPDISK ve benzeri programlar, sabit diskin bir yerden başka bir yere taşınması esnasında zarar görmemesi için yazılmışlardır. Bu taşıma işlemi kapsamına, aynı büroda bir masadan diğerine yapılan taşımalar da dahildir. Portatif bilgisayarlar ve lap top’ların hepsinde sabit diskler otomatik olarak park edilirler.

Ancak işin ilginç yanı, üreticilerin, tam, parlatılmış alaşımlı disklerin çok kullanılmaya başlandığı günlerde, otomatik park etme işlemini standart hale getirmiş olmalarıdır. Bu tür alaşımlı diskler, manyetik kafa düşmelerine karşı çok dayanıklıdırlar. Bu, hafif manyetik kafalar kullanmalarından daha çok, Whitney teknolojisini kullanmalarından kaynaklanır. Buna rağmen üreticiler parlatılmış alaşımlı disklerden meydana gelen sabit disklerde otomatik park etme işlemini kullanmakta ısrar ederler. Bunu yapmalarının sebebi değerli verilerin korunması için tedbirli olmaktır.

3.4.4. Sabit Diskin Çalışması Esnasında Park Etme

Park programları arasında sunulan en son program, bir Amerikan şirketi olan “Prime Solutions Inc.” tarafından yazılan Disk Technician isimli utility paketinin Safepark programıdır. Bu program, kendisine disk yüzeyinde bir silindir seçer ve kafanın kullanılmadığı her anı bu silindire geçirir. Program, bu emniyet alanının oluşturulması için seçilen silindirde veri bulunuyorsa, bunları başka alanlara taşır. Bilgisayar her açıldığında program bir AUTOEXEC.BAT dosyası yardımıyla hafızada kalıcı (resident) olarak yüklenir ve DOS’un sürücüyle ilgili rutinlerine (programcıklarına) dahil olur. Eğer sürücü 7 saniyelik bir süre hareketsiz kalırsa, program devreye girer ve manyetik kafayı, emniyet alanı olarak seçilen silindirin üzerine konumlandırır ve böylece olası voltaj artışlarının veya mekanik çarpmaların yaratabileceği darbeleri bu alana yönlendirmiş olur. Bu basit fakat gerekli önlem, manyetik kafa düşmeleri neticesinde doğan tehlikeleri büyük ölçüde azaltır. Böylece, manyetik kafa, çalışma esnasında kısa bir an için diskin veri kısımları üzerinde durur. Şekil 3.3 park alanlarını göstermektedir.

Şekil 3.3: Manyetik Kafanın Park Edilmesi

3.5. Sürücü Geometrisi

Sabit disk sürücüleri; disk sayısı, bir disk yüzündeki iz sayısı ve bir izdeki sektör sayısı bakımından farklılıklar gösterir. Disklerin her iki yüzü de veri depolamak maksadıyla kullanıldıkları için, genelde sabit disk hakkında bilgi verirken disk sayısı değil, yüz sayısı belirtilir. Tüm sabit diskteki belli bir sektörü tanımlamak için, örneğin ‘yüz 2, iz 19, sektör 8” dememiz yeterli olacaktır. Disk yüzleri sıfırdan başlayarak numaralandırılır. Örneğin iki diskli bir sabit diskte yüzler sıfırdan üçe kadar numaralandırılır. En dışta kalan iz, iz 0 olarak tanımlanır. Ayrıca bu izin tüm yüzlerini kapsayan silindir de, silindir 0 olarak tanımlanır. Sektörlerde numaralandırma 1’den başlar. Normal bir sabit diskte bir izde 17 sektör bulunur.

Bu numaralandırma sisteminin bilinmesi çok önemlidir, çünkü normalde sabit diskler, içerdikleri bozuk sektörleri gösteren bir etiket (bu etiket metal kutunun dışına yapıştırılır) ile birlikte satılırlar. Sabit diskin formatlanmasında bazen bu bozuk sektörlerin konumlarının bilgisayara bildirilmesi zorluğuyla karşılaşılır.

3.5.1. BIOS Temel Giriş / Çıkış Sistemi

DOS bir işletim sistemi olmasına rağmen, sabit diskler üzerinde asıl kontrolü BIOS sağlar. BIOS, işletim sisteminin bir parçası olarak ROM’da (yalnız okunabilir hafıza çipinde) yer alır. BIOS, dosya okuyacak veya dosyaya yazacak kadar kabiliyetli olmasa da, sektörlere tek tek erişim işini üstlenir. Bunun için sürücüden sürücüye değişen yüz, iz ve sektör sayılarını bilmesi gerekir. Başka bir deyişle, sürücü geometrisini bilmesi gerekir.

BIOS bilgisayarın ROM’unda bulunur. BIOS’un bir kısmı “sabit disk BIOS’u (fixed disk BIOS) olarak adlandırılır ve kullanılabilecek sabit disk çeşitlerinin geometrik yerlerini bir liste halinde içerir.

3.5.2. Yeni Sürücü Geometrileri

BIOS da gittikçe daha fazla değişikliğe uğradığı için, listesinde başka disk tiplerine ait çok sayıda ilave geometrik veriler içerir. İlk AT sınıfı 14 farklı disk tipi içerirken, bu sayı daha sonra 22ye çıkartılmıştır. Ancak, bu arada IBM-BIOS tarafından desteklenmeyen yığınla farklı sürücü geometrisi türemiştir. Düşük kapasiteli sürücüler sunulan standart geometrilere çoğunlukla uyum sağlarlar. Ancak yüksek kapasiteli olanlar (GB seviyesinde olanlar), genelde BIOS’un elden geçmesini gerektirir.

4. SÜRÜCÜLERİN KONTROL ÜNİTESİ

Sabit disk sürücüleri, aynı disket sürücüleri gibi, kontrol ünitesi içeren bir karta gereksinim duyarlar. IBM AT’lerde hem disket, hem de sabit disk sürücülerinin kontrol üniteleri tek bir slot’a takılan ortak bir kartı paylaşırlar. IBM PC ve XT’lerde ise, sabit disk için ilave bir kontrol kartı gerekmektedir. Kontrol ünitesini içeren kart, verilerin sabit diskten hafızaya gönderilmesi işlemine yardım eder. Kontrol kavramı; verilerin okunmasına, yazılmasına, manyetik kafanın konumlanmasına ve birçok başka sürücü işlemine ilişkin emirler yollayan bir kontrol çipinden gelmektedir.

Kontrol ünitesinin görevleri ise, elektronik olarak sürücünün hareketlerini koordine etmek, kodlanmış bit zincirini gerçek verilere dönüştürmek ve hataları ortaya çıkarmaktır. Tüm bunlar çok hızlı olarak gerçekleşir; hatta bazen bilgisayarın veri işleme hızından bile daha hızlıdır.

4.1. Verilerin Kodlanması

Kontrol üniteleri, veri kodlama yöntemlerinde birbirlerinden farklılıklar gösterirler. Verilerin kodlanması, onların hafızadan alınıp disk yüzeyine bitler halinde yazılması anlamına gelir. Eğer düşünülecek olunursa kontrol ünitesinin elektronik aksamı çok karışık bir işin altından kalkmak zorundadır. Manyetik kafanın altından yaklaşık olarak 60,000 tane yükü değişmiş yük alanı içeren bir iz geçer. İz sadece birkaç inchuzunluğundadır ve manyetik kafanın altından sadece 17 milisaniyede bir tam tur yapar. Yani 512 baytlık (4096 bitlik) bir sektör sadece saniyenin binde birkaçı kadar kısa bir sürede kafanın altında geçer. Kontrol ünitesinin manyetik kafanın altından hangi yük alanının geçtiğini nasıl bilebildiği sorusu aka gelebilir. Fakat eğer sadece bir tek yük alanı kadar bir şaşma olsaydı, tüm veriler birbirlerine karışırdı. Bu sorunun cevabı “formatlama işlemi esnasında disk yüzeyine yazılan ve sektörlerin başlangıç yerlerini belirten veriler sayesinde” dir. Manyetik kafa, bir sektördeki verilerin üzerinde dolaştığında, kontrol ünitesi formatlamayla girilen işaretlerden birine rastlamadan önce binlerce manyetik yük alanını takip eder.

4.1.1. FM ve MFM Kodlamalar

Bu kadar çok sayıdaki yükün takibinde kontrol ünitesinin oryantasyonukaybetmemesi için belli kodlama yöntemleri geliştirilmiştir. İlk geliştirilen FM (frequency modulation) kodlama yönteminde. ilave bir vuruş ile (clock pulse) yeni bir yük alanı daha kullanılmıştı. Bu şekilde disk kapasitesinin yarısı harcanmaktaydı. Daha sonra ileri sürülen bir fikre göre, bir yük değişiminin ardından gelen değer öncekinin değerine bağımlı olarak değişmekteydi. Bunun neticesinde bugün çoğu diskte kullanılan MFM (modified frequency modulation) kodlama düzeni yaratılmış oldu. Bu metot, zaman aralığı bitini kaldırarak, bir diskin kapasitesini FM kodlama yöntemindekinin iki katına çıkartmıştır.

4.1.2. RLL Kodlama

Son zamanlarda, RLL (Run-Length Limited) kodlama olarak adlandırılan bir metot daha sık kullanılmaya başlanmıştır. Kullanılan teknoloji aslında yeni olmamakla birlikte, son zamanlara kadar çok pahalıya mal oluyordu. RLL işleminde, veriler bir dizi özel kodlara dönüştürülür. Bu kodlar belli sayısal karakteristiklerden, örneğin ardarda gelen sıfırların miktarından meydana gelir. Buradaki mantık çok karışık olsa da, neticede veri yoğunluğu artırılmış olur. RLL 2.7 kodlama yönteminde peş peşe gelen sıfırların sayısı 2 ile 7 arasında sınırlandırılmıştır. Bu, sıfırların geçme boyunun (run-length) en çok 7 ile sınırlandırılmış olduğunu gösterir. Sonuç olarak, disk kapasitesi en az %50 artırılmış olur. RLL 2.7 kodlama metodu, günümüzde mikrobilgisayarlarda en çok kullanılan metottur. Bazı üreticiler ise, kısa bir süre içinde RLL 3.9 kodlama metodunu piyasaya sürdüler. Bu metot disk kapasitelerini iki katına çıkartmıştır.

RLL iz başına düşen sektör sayısını artırırken, belli bir anda manyetik kafanın altından geçen veri miktarının artmasına da yol açar. Bu da veri aktarım oranının artmasıyla sonuçlanır. Ayrıca, bir silindirdeki veri miktarını da artırarak, manyetik kafa hareketlerini azaltır.

4.1.3. Dezavantajlar

RLL kodlama metodunun bazı sorunları vardır. Öncelikle, RLL’yi kullanan kontrol üniteleri MFM kullanan kontrol ünitelerinden %50-%100 arası daha pahalıdırlar. Bundan daha da önemli olan bir sorun ise, sürücünün elektronik aksamlarının da bu veri aktarım oranına ayak uydurmak zorunda olmasıdır. Piyasada sunulmakta olan sabit disk sürücüleri, RLL kontrol üniteleriyle uyumlu oldukları halde, çoğu bunlarla uyum içinde çalışmazlar.

4.2. Hataların Düzeltilmesi

Kontrol ünitesi, birçok işlevinin yanı sıra, hata düzeltme işleminden de sorumludur. Bunu yaparken CRC (Cyclic Redundancy Check) olarak adlandırılan bir yöntem kullanılır. Bu işlemde, matematiksel bir formül yardımıyla veri blokları kontrol edilir. İşlemin sonucu ise veri bloğunun, yani sektörün arkasına yazılır. Bundan sonra bu blok tekrar okunduğunda, kontrol ünitesi bu değeri yeniden hesaplar ve bloğun sonunda bulunan değer ile karşılaştırır. Değerler farklı çıkarsa kontrol ünletesi hata verir. Bu teknik, birden çok hatayı da saptayabilecek kabiliyettedir.

Mevcut hatanın ciddiliğine bağlı olarak, kontrol ünitesi çoğu hata durumunda verileri yeniden oluşturabilir. Alışıldık bir sürücüde verilerin yeniden oluşturulabilmesine imkan sağlayan bir hata (recoverable readerror) 10 trilyon baytta bir meydana gelirken, verilerin yeniden oluşturulabilmesine imkan sağlamayan bir hata (nonrecoverable readerror) daha da ender olarak meydana gelir. Arama hataları (seekerrors), manyetik kafanın bir işareti kaçırdığı durumlardır ve 1 milyon denemede bir meydana gelirler. Bu çok yüksek güvenirlik oranı. aslında çoğu kullanımlar için son derece yeterlidir. Mekanik ve manuel hatalar bunlardan çok daha tehlikelidir.

4.3. Ara Birim

Verilerin aktarım oranı, kullanılan ara birimlere bağlı olarak değişir. Ara birim, bilgisayar ile sabit disk arasındaki iletişimi sağlayan bir sistemdir. Böyle bir ara birim ya sürücünün elektronik aksamında, veya kontrol ünitesinde bulunur. Genelde iki tür ara birimden söz edilir:

Cihaz ara birimleri (device-level interfaces) ve sistem ara birimleri (system-level interfaces). Bunlardan daha basit olanı, cihaz ara birimi. sürücüye erişim için gerekli olan temel elektronik aksamları içerir. Sistem ara birimi ise, cihaz ara birimi ile bilgisayar arasındaki iletişimi sağlar. İki ara birim arasındaki sınırı kesin olarak belirlemek çok zordur. Ancak, sistem ara biriminin daha kabiliyetli olduğu söylenebilir, çünkü daha yüksek bir seviyede çalışır.

4.3.1. ST506 Ara Birimi

IBM bilgisayarlarında iki çeşit ara birim kullanır:Normal ST506/412 standart ara birimleri ve daha hızlı olan ESDI standart ara birimleri. 506 standart ara birimi 5 Mbps’lik (saniye başına düşen megabit) bir oranda veri aktarımı gerçekleştirebilmektedir. Bu, standart 5 MB’lık bir sabit diskin yüksek kapasiteli olarak görüldüğü dönemlerde çıkarılmıştır. Bu 5 Mbit’lik oran IBM XT’ler için yeterli bir orandı, çünkü bilgisayar, sabit diskin kontrol ünitesi kadar hızlı bir şekilde tampona veya tampondan veri aktarımı gerçekleştiremiyordu. Sürücüler bilgisayarın kendisinden daha hızlıydı.

4.3.2. ESDI Ara Birimi

Değişim, daha hızlı olan 80286 veya 80386 mikroişlemcilerin piyasaya sürülmesiyle gelmiştir. Daha sonra da Pentium serileri ile devam etmiştir. Artık mikroişlemciler verileri sürücülerden çok daha hızlı olarak hafızaya aktarabiliyorlar. Bunun neticesinde ise ST506’lardan daha hızlı olan ESDI ara birimleri üretilmeye başlanmıştır. ESDI ara birim’lerinin çoğu, saniyede 10 Mbit’lik veri aktarımı gerçekleştirseler de, bu hızı 20 Mbit’e çıkaran ESDI’ler de vardır. Bu kadar yüksek bir veri aktarım oranı, sadece, bir ize sığdırılan 512 baytlık sektörlerin sayısını iki katına çıkartabilen yüksek kapasiteli sürücülerle mümkündür. ESDI ara birimleri ST506’lardan sadece daha hızlı değil, aynı zamanda daha da kabiliyetlidirler. Disket ve sabit disk sürücülerinin haricinde, teyp backupüniteleri ile de çalıştırılabilirler. Ayrıca, bu aletler arasındaki veri aktarımını da bunların kullandıkları sektör büyüklükleri birbirlerinden farklı olsa dahi. gerçekleştirebilirler. Hataların belirlenmesi işleminde de, ESDI ara birimleri ST506’Iardan daha verimli çalışırlar.

4.3.3. Asıl Veri Aktarım Oranları

Saniyede 625,000 baytlık bir veri aktarım oranına sahip bir sürücünün, 100 KB’lik bir dosyanın yüklenmesinde neden uzun bir süre gerektirdiği düşünülebilir. Elektronik aksamlar, bu hızlarını, sadece manyetik kafa istenen konumda bulunduğu vakit geçekleştirebilirler. 40 milisaniyelik bir erişim hızında manyetik kafanın her hareketi 25,000 baytlık bir veri aktarımı için gerekli olan süreyi harcar. Her istenilen anda da istenilen sektörün manyetik kafanın altında bulunması gerekir. Dakikada 3,600 devirlik bir sürücü, aranan sektör eğer diskin diğer yüzündeyse, 5,000 baytlık bir veri aktarımı için gerekli olan süreyi harcar. Başka bir husus da, elektrik aksamın da her zaman hazır olamayacağıdır. Kontrol ünitesi CPU işlemini bitirene kadar beklemelidir. Kullanılan programların da bir kısım verileri işledikten sonra diğer verilere geçtiği unutulmamalıdır. Bu ilave veri işlemi sabit diskin taşma faktörünün aşılmasına ve diskin normalden fazla dönmesine sebep olabilir. Bu esnada elektronik aksamlar beklemek zorunda kalırlar.

4.3.4. SCSI Ara Birimi

Yaygınlaşmakta olan üçüncü bir standart ise, çok kabiliyetli olan SCSI ara birim standardıdır. Bu ara birimlerde, kontrol ünitesinin tüm fonksiyonları sürücünün kontrol kartı tarafından gerçekleştirilir. Bunlar SCSI port’u bulunan bir bilgisayara direk bağlanabilen sistem ara birimleridir. Bu port, aynen seri ve paralel portlar gibi, bilgisayarın arkasında bulunur.

IBM, SCSI ara birimlerini bir SCSI adaptörü yardımıyla kullandırmaktadır. Böylece, tek bir bağlantı slot’u kullanarak örneğin sabit disk, yüksek kapasiteli sürücü, optik sürücü, scanner ve yazıcı gibi yedi tane harici birimin bağlanabilmesine imkan tanır. Bunun sağladığı avantaj ortadadır. Birçok harici birimin bağlanması için normalde ihtiyaç duyulan ek slot’lara artık gerek kalmaz. Üreticiler. daha sonraki modelleri SCSI ara birimi ile donatılmış halde üretmeyi düşünüyorlar, SCSI ara birimleri bazı yönlerinden dolayı geleceğin ara birimleri olarak görülseler de, yüksek kapasiteli sürücülerle çalışan ESDI ara birimlerinin yerini almaları beklenmemelidir.

4.4. Tanı İz Tamponları

Verilere erişimi hızlandırabilmek için piyasaya sürülen kontrol kartlarına ilave bir özellik kazandırılmıştır. Bu özellik, kontrol kartlarının, diskin bir izindeki tüm verileri içerebilecek kadar büyük bir tamponla donatılmış olmalarıdır. Bu tür tampon’lar genelde 9 KB’lık kapasitede olurlar. Eğer belli bir sektördeki verilere erişilmek istenirse. kontrol ünitesi o anda manyetik kafanın altında bulunan sektörden başlamak üzere tüm izdeki verileri okur. Bu sayede, aynı izde bulunan başka bir sektördeki verilere de erişilmek istendiğinde, bu işlem artık elektronik aksamın imkan tanıdığı hızda (bu hız RAM Diskin hızıyla kıyaslanabilir) gerçekleşir. Şekil 4.1 bu işlemi göstermektedir.

Normalde sabit disklerde bu tamponlar 1:1 ‘ilk bir taşma faktörüne göre çalışırlar; çünkü bu şekilde, veriler mekanik açıdan mümkün olduğu kadar hızlı okunmaktadır. Ancak taşma faktörünün 1:1’den büyük olduğu durumlar da görülebilir. Bu durumlarda veriler (sektörler) şekil 4.1’dek sıralamadan farklı bir sıralamada okunurlar. Burada şu soru akla gelebilir: “Eğer veriler 1:1 ‘ilk taşma faktörüyle aktarılırlarsa, bu tamponun ne gibi bir yararı olur?”. Uygulamada, programlar sabit diske yönelik girdi çıktı işlemlerini çok verimsiz olarak gerçekleştirirler. Enoptimal taşma faktörü, ancak veriler işlenmeden hafızaya aktarılırsa sağlanır. Verilerin bu aktarım esnasında işlenmesi, taşmayı keser ve diskin hariçten dönmesini gerektirir. Diskin bir dönüşü 17 milisaniyelik bir zamanda olur. Bu da, hızlı bir sabit diskte manyetik kafanın veri araması için harcanan zamanın iki katıdır. Bu tür gecikmeler çok çabuk birikir ve toplamda çok zaman kaybına yol açar. Ancak ilk turda tüm veriler okunurlarsa, artık verilerin programlar tarafından talep edildikleri anda hemen hafızaya aktarılmaları mümkün olur.

Şekil 4.1: Tam İz Tamponu

4.4.1. Dezavantajlar

Çoğu zaman, izdeki verilerden sadece bir kısmı gerçekten gereklidir. Bu durumlarda, hariçten okunan veriler zaman kaybına yol açar. Aslında bu tamponlar diskte parçalanmış halde bulunan dosyalarda (random accessfiles) ortalama erişim süresini artırır. Çünkü çoğu zaman, bu tür dosyalarda art arda gelen veriler çok farklı alanlarda bulunur. Sonuçta, sadece bir sektörlük veri gerektiği halde, izdeki tüm sektörler okunur.

4.4.2. Tam İz Tamponları Yardımıyla Diske Veri Yazılması

Okuma işlemi haricinde izdeki bütün yerleri içeren tamponlar yardımıyla yazma işleminde de kolaylıklar sağlanabilir. Aslında bu tampon tam olarak dolmadan, diske hiçbir şey yazılmaması gerekir. Aksi taktirde, bir hamlede diskteki tüm bir izi yazma fırsatı elden kaçırılmış olacaktır. Ne var ki, tampon tam olarak dolmuş olmasa dahi, DOS’un manyetik kafayı başka bir ize konumlamaya yönelik her talimatında, tampondaki veriler diske yazılırlar. Bu, tamponun içerdiği son izi diske hiçbir zaman yazmaması anlamına gelir. En sonunda makina kapatılmak zorunda kalınacağı için, bu son iz kaybolur. Bunu engellemek amacıyla getirilen ek bir önlem, iz tamponlarının sürücünün birkaç saniye hareketsiz kaldığını fark ettikleri an, içerdikleri verileri diske yazmaları şeklindedir.

4.4.3. Sektörü Olmayan İzler

Tam iz tamponlarından sağlanan fayda, sektör kavramının izlerden kaldırılmasıyla üst düzeye çıkarılabilir. Bunun bir örneği, 20 MB’lik bir sabit diskte, izlere hiç boşluk vermeden veri yazan ve bu şekilde diskin kapasitesini 26 MB’a çıkartan Tallgrass TG5525i kontrol ünitesidir. Bu kontrol ünitesi, okuma işlemi esnasında, izin içerdiği verilerin hepsini tampona koyar ve ardından verileri 512 baytlık kısımlara bölerek kullanır. DOS hiçbir zaman bu değişikliğin farkına varmaz.

Tam iz tamponları, utilityler yardımıyla taklit edilebilirler. Bu programlar, sık sık kullanılan sektörlerin birer kopyalarını hafızaya yerleştirir ve bu sektörlere yönelik gerçekleşen mekanik erişim sayısını en aza indirirler. Hatta bazıları, DOS’ u kandırıp bütün bir izi hafızaya yerleştirebilecek durumdadır. Bunun için, iz üzerinde tamponlamayı gerektirecek kadar veri bulunup bulunmadığına bakarlar. Diğer bir özellikleri ise, tampondaki bir izin diske yazılmasında görülür. Bu aşamada, sadece üzerinde değişiklik yapılmış olan sektörler diske yazılır. Oysa DOS’a kalsa izdeki tüm sektörleri diske yazardı. Ancak, bu tür metotlar yine de verimsiz sayılır. Çünkü gereksiz yere okunmuş olan veriler, bu sefer sadece kontrol ünitesine kadar değil, sistem hafızasına (RAM) kadar ulaşır. Tamponlama işlemi biraz daha kabiliyetli bir şekilde gerçekleştirilebilseydi, daha yüksek bir verimlilik elde etmek mümkün olurdu. Yazılımların yardımıyla kontrol ünitesinin veri tamponlamasistemini iyileştirmek ve böylece gereksiz okuma yazma işlemlerinden kurtulmak mümkündür.

4.5. Disk Formatı

Kontrol ünitesinin, disk yüzeyini sektör, iz ve silindir isimli kısımlara ayırır. Ancak, yazılımlar verileri bu kısımlara göre değil, dosya kavramına göre saklarlar. Yazılımların büyük bir kısım, veri yazılması ve okunması ile ilgili problemlerle hiç uğraşmazlar, çünkü bu DOS’un görevidir. DOS, disk işletim sistemi (disk operating system) anlamına gelir ve verileri okuyup yazmanın dışında, birçok özelliğe daha sahiptir. Ancak, okuma yazma işlemleri onun en önemli görevleridir. Bunların haricinde, DOS’un sadece programcılar tarafından bilinen bir yönü daha vardır. Çoğu kullanıcı DOS’u sadece COPY ve DIR gibi bir komutlar topluluğu zanneder. Oysaki, programcılar, DOS yardımıyla dosya açıp kapayabilir veya manyetik kafanın başka bir konuma hareket etmesini sağlayabilirler. DOS, programcılara belli bir sektöre erişim imkanı tanıdığı halde, yazılımlar dosyanın saklandığı disk alanını pek bilmezler. Yazılımlar sadece verileri isterler. Onların hafızaya yüklenmesi görevi DOS’a aittir. Tersinde ise, DOS, yazılım tarafından gönderilen verilerin gerekli yere yazılmasını sağlar.

4.5.1. Dosya Kavramı

Dosya kavramı, aslında verilerle dolu sektörlerin oluşturduğu bir zincirden başka bir şey değildir. DOS, diskte bulunan dosyaların bir listesini tutar (dizin). Bu dizin’lerde dosya ismi ve dosya uzantısının haricinde dosyayla ve dosyanın ilk sektörüyle ilgili bilgiler de bulunmaktadır. Dizin, dosyanın ilk sektörü hakkında bilgi verir. Geri kalan sektörler hakkındaki bilgiler dosya dağılım tablosunda (File AllocationTable veya FAT) bulunmaktadır.

4.6. Küme

Diske bir dosya kaydedildiğinde, DOS’ un bu dosyaya diskte ayırdığı yer, genelde dosyanın net uzunluğundan daha fazla olur. Sürücünün kontrol ünitesi verileri sektörlerden daha ufak parçalar halinde ele alamadığı için, DOS, yer rezervasyonunu sektör sektör yapmak zorunda kalmıştır. Eğer dosyanın uzunluğu 1 ile 512 bayt arasında kalırsa, bu dosya için diskte mecburen bir sektörlük yer kullanılır. Eğer dosya uzunluğu 513 ile 1024 bayt arasında kalırsa, bu sefer de dosya için 1024 baytlık. yani iki sektörlük yer kullanılır. Bu yöntem, gereksiz disk alanı harcamalarına yol açmaktadır. Ancak uygulamada, sadece tek yüzlü, yüksek yoğunluklu 1.2 MB ve 1.44 MB’lik disketlerde tek sektörlük alan rezervasyonları söz konusu olur. Diğer çeşit disketler ve farklı kapasitelerde olan sabit disklerde bu alan 2, 4 veya 8 sektör arasında değişir. Alan rezervasyonlarını bir sektörlük yapan disklerde 10 baytlık bir bilgi için 512 bayt harcanırken; 2. 3 ve 4 sektörlük alan rezervasyonu yapan disklerde bu sayı sırasıyla 1024, 2048 ve 4096 bayt olur.

4.6.1. Küme Numarası

Şekil 4.2: Dosyanın Son Kümesinde Kullanılmayan Disk Alanı

DOS’ un dosyalara tahsis ettiği asgari yere küme adı verilir. DOS,kümelerı 0’dan başlayarak numaralandırır ve bu numaraları küme’ıniçerdiği sektörlere erişmek için kullanır. 360 KB’lık standart disketler 2 sektörden meydana gelen kümeler kullanır. Çoğu sabit diskte ise, bir küme 4 sektörden oluşur. Bununla birlikte. küme büyüklüğü bir disketin veya sabit diskin fiziksel özelliklerinden birisi değildir. Bu, sadece DOS’un veri organizasyonuyla ilgili bir kavramdır.

Kümelerın daha fazla sektörden oluşmasının gereksiz disk alanı harcamalarına yol açar. Örneğin. çoğu zaman dosyanın son kümesinin son sektöründe dosyayla ilgili hiçbir veri bulunmaz. Şekil 4.2’de bu görülebilir.

4.7. Dizin (Dizin)

Dizinde, aynı bir dosya gibi. verilerle dolu sektörlerin oluşturduğu bir zincire benzetilebilir. Ancak dizinlerdeki veriler, DOS tarafından hazırlanan verilerdir. Burada her dizin girişi ile ilgili 32 baytlık veri bulunur. Bir sektörde 512 bayt bulunduğu için, her sektörde 16 tane dizin girişi yer alabilir. 32 bayt, bazı önemli bilgileri içermek için oldukça yeterli bir sayıdır:

Bayt           01-08                              Dosya ismi
09-11                              Dosya uzantısı
12                                   Attribute (dosya niteliği)
13-22                              Şu anda kullanılmıyor
23-24                              Dosyanın son kullanıldığı saat
25-26                              Dosyanın son kullanıldığı tarih
27-28                              Dosyanın başlangıç kümesi
29-32                              Dosya uzunluğu (bayt olarak)

Bu 32 baytta bulunan bilgilerin büyük bir bölümü; yani dosya ismi, uzantısı, tarihi, saati ve uzunluğu, dizin listelendiğinde ekrana gelirler. Dosya ismi ile uzantısının arasında görülen nokta, bu 32 baytlık bilgilerin içinde yer almaz. DOS bunun nereye konacağını bilir. Eğer dosya adı sekiz karakterden kısa olursa, DOS bunun sağında kalan alanları sekize tamamlayana kadar boşluklarla doldurur. Aynı şey dosya uzantısı için de geçerlidir.

4.7.1. Dosya Tarih ve Saati

Dosyanın tarihine ve saatine ikişer baytlık yer ayrılır. Normalde 12-07-1992 şeklinde yazılan bir tarih en az sekiz karakterden oluşur (tireler çıkartıldıktan sonra) ve 10:57:16 şeklinde yazılan bir saat de en azından altı karakterden oluşur. Ancak, DOS bu bilgileri karaktersel olarak saklamaz. Bu bilgileri saklarken öncelikle bu iki baytlık alanı üç kısma böler. Eğer bu iki bayta tarih girilecekse, bu kısımlar ay, gün ve yıl şeklinde; eğer zaman girilecekse, saat, dakika ve saniye şeklinde ayrılır. Bir bayt, sekiz hanede “1’ler ve “0 ‘lardan oluşan 256 değişik kombinasyon içerebilir.

Bu yüzden 1 baytlık bir alanda 0’dan 255’e kadar bir değer saklanabilir. Bundan dolayı bir baytı parçalara bölerek daha küçük sayıları içerebilen birden fazla kısım oluşturmak mümkündür. Buna göre, iki baytlık alan, ay için 1’den 12’ye kadar veya gün için 1’den 31’e kadar kısımları temsil edebilecek şekilde parçalanmıştır.

4.7.2. Dosya uzunluğu

Dosyanın tarih ve saati için ayrılan iki bayta benzer bir şekilde, uzunluğu için ayrılan dört bayt ta karaktersel olarak değil, sayısal olarak saklanır. Bu alanlarda da oldukça yüksek, yani 1 ile 4.294.967.296 arasında bir değer saklanabilir. Ancak DOS, uzunlukları 33 milyon baytı aşan dosyalarla çalışamamaktadır.

4.7.3. Dosyanın Başlangıç Kümesi

Dizinlerde dosyayla ilgili olan ve DIR komutu neticesinde ekranda görülmeyen bilgiler de vardır. Gizlenen bu bilgilerden bir tanesi, dosyanın disk üzerinde hangi küme’nden itibaren başladığını belirten bilgidir. DOS dosyaya erişmeden önce bu değeri alır ve gerekli sektör numarasına çevirir. FAT dosyayla ilgili sonraki sektörlerin bulunması için yol gösterir.

4.7.4. Dosyanın Özellikleri

Dizinlerde gizli olarak bulunan bilgilerin ikincisi ise, dosyanın niteliğini belirten özellik (attribute) baytıdır. Bu bayt, dosyanın, bazı karakteristik özellikleri içerip içermediğini gösterir. Özellikleri olmayan dosyalarda bu baytın değeri 0 olur. Bu değerin 1 olması dosyanın sadece okunabilir (read-only file) olduğunu, 2 olması ise gizli dosya (hidden file) olduğunu gösterir. Bir dosyanın taşıyabileceği altı tane özelliği vardır.

4.7.5. Sadece Okunabilir, Gizli ve Sistem Dosyaları

Özelliklerden sadece üç tanesi, yani “sadece okunabilir”, “gizli” ve “sistem” özellikleri, sıradan dosyalar için kullanılırlar. Eğer “sadece okunabilir” özelliği varsa, DOS hiçbir şekilde, hatta yazılıma bunun için emir verilmiş olsa dahi, bu dosyaya veri yazmayacaktır. “Gizli” özelliği ise, DIR komutu neticesinde dosyayla ilgili hiçbir bilgi verilmemesini sağlar. Son olarak, “sistem” özelliği DOS’a dosyanın işletim sistemiyle ilgili bir dosya olduğunu bildirir. “Sistem” özelliği çok sık kullanılmaz. Genelde, “gizli” özelliği ile beraber kullanılır. Nitelikleri bu özelliklerle verilen dosyaların sıradan dosyalar olduğu unutulmamalıdır. Özellikler sadece, DOS’un bu dosyaları ne şekilde kullanması gerektiğini gösterir.

4.7.6. Etiket  Dosyaları

Geriye kalan üç özellik, dosyaları gerçek anlamda sınıflandırmazlar. Onların özel birer görevleri vardır. Bu özelliklerden bir tanesi “etiket” dosyaları içindir. DOS sabit disk veya disketlere on bir karakter uzunluğunda bir isim verir. DOS, her dizin listesine ‘Volume in drive X is xxxxxxxxxxx” şeklinde bir etiket ile başlar. DOS dizini taradığında, özellik baytının yardımıyla, dizin girişlerinden birinin ilk on bir baytının bir dosya adı değil, bir etiket olduğunu anlar.

4.7.7. Arşiv Özelliği

Bu özellik da benzer bir durum sergiler. DOS bir dosyaya veri yazdığı zaman, bu özelliğe 1 değerini koyar. Dosyalar backup programlan yardımıyla kopyalandığında, bu programlar, dosyaların “arşiv” özelliklerinin 1 olup olmadığına bakarlar. Çünkü bunlar, arşiv özellikleri 1 olan dosyaları kopyalarlar. Kopyalama işleminin ardından, bu özelliğe 0 değerini koyarlar. Eğer bir süre sonra dosyaların tekrar backup’ı alınmak istenirse, sadece, bu süre içinde değiştirilmiş olan dosyalar kopyalanır. Değiştirilmemiş olan dosyalar ise kopyalanmazlar.

4.7.8. Alt Dizin Özelliği

Bu fonksiyonun anlaşılabilmesi için, öncelikle DOS’un bir dizini nasıl oluşturduğunun bilinmesi gerekir. DOS, “root dizin” olarak adlandırılan ana dizini diskin en dışına (silindir 0’a) koyar. Sabit diskler, ana dizinine 32 sektörlük yer ayırır. Her sektör en çok 16 tane dizin girişi içerebildiğine göre, toplam 512 (32x 16) tane dizin girişine imkan sağlanır. Ana dizin, diskteki özel kısımlardan biridir. DOS, bu dizin’i bulmakta zorlanmaz, çünkü bu dizinin bulunduğu yer ve kapsadığı sektör sayısı her sabit diskte aynıdır. Sabit diskte tek bir dosya bulunsa dahi, ana dizin için rezerve edilen 32 sektör değişmez.

Disk üzerine yerleştirilen alt dizinler, birer dosyadan başka bir şey değildirler. Ana dizin gibi, bunlar da 32 baytlık dizin girişlerinden oluşur. Aynen dosyalarda olduğu gibi, kullanılan alanlar alt dizinlerde de küme hesabıyla belirlenir. Eğer DOS’un MKDIR (dizin oluştur) komutu kullanılırsa, DOS, yaratılmak istenen alt dizinin isminde bir dosya oluşturur ve bunun başlangıç yerini bir kümelerde belirler. Bu alt dizine aktarılan dosyalar kümeleri doldurduğunda, yeni bir küme bu alt dizine ilave edilir. Bu alt zizinlerin uzunluklarıyla ilgili bir sınırlama yoktur. Yani, alt dizinler, ana dizinden farklı olarak, sınırsız sayıda dizin girişi içerebilir.

\GAZI\TEKNIK\BILG path’iyle (dizin yolu) gösterilen bir alt dizin incelenecek olursa. Ana dizin, ‘GAZI” isimli bir alt dizin girişi içermektedir. “GAZI” alt dizini ise, “TEKNIK” isimli bir alt dizin; “TEKNIK” alt dizini de “BILG” isimli bir alt dizin içermektedir. DOS, bu dosyaların normal birer dosya değil, birer alt dizin olduğunu özellik baytları yardımıyla anlayabilir.

4.7.9. Nokta ve İki Nokta Girişleri

Alt dizinleri listelendiğinde, ilk iki dizin girişinin nokta (“.“) ve iki nokta (“..“) isimli iki dosya tarafından işgal edildiği görülür. Nokta isimli dizin girişi, alt dizinin kendisini gösterir. Daha açık bir anlatımla, başlangıç kümesi bu alt dizinin başlangıç kümesiyle aynı olan bir dosya gibidir. İki nokta ise, “parent” diye adlandırılır ve dizinin bir üst dizininin başlangıç kümesini içerir. Yani alt dizinde iken CD.. dendiği taktirde, bir üst dizine dönülmüş olur. Ana dizinde iken ne nokta, ne de iki nokta görülür.

4.7.10. Silinmiş Dosyalar

Dizin’lerle ilgili bilinmesi gereken son şey, DOS’un bir dizin girişinin kullanılıp kullanılmadığını nasıl anladığıdır. Bir alt dizin oluşturulduğunda, bu alt dizin’deki boş dizin girişlerinin ilk baytlarına 0 değeri yazılır. Bu boş dizin girişlerinden birine bir dosya ile ilgili bilgiler girildiğinde ise, bu ilk bayttaki 0 değeri yeni oluşturulan dosyanın isminin ilk harfi tarafından silinir. Böylece DOS, bu dizin girişinin kullanılmakta olduğunu anlar. Dosyanın silinmesi durumunda ise. DOS, sadece bu ilk bayta 229 değerini yazar. Silme işleminde bu tek baytın haricinde hiçbir bilgi silinmez. Bu yüzden, zaman zaman silinmiş dosyaların kurtarılmasından söz edilir. Geriye kalan bilgiler, ancak üzerlerine yeni bir giriş yapılırsa silinir.

4.8. FAT Dosya Dağılım Tablosu

Dizin girişlerinde, bir dosyanın disk üzerindeki dağılımıyla ilgili sadece başlangıç kümesi hakkında bilgi bulunmaktadır. Ancak, çoğu zaman dosyalar bir kümenden daha uzun olur. Bu da, “DOS geri kalan kümelerınasıl bulabiliyor” sorusunu akla getirebilir. DOS, formatlama işlemi esnasında dosya dağılım tablosunu (FAT -File Allocation Table-) oluşturur. FAT, bir diskin en önemli bölümüdür. Eğer FAT bir manyetik kafa düşmesi veya bir formatlama neticesinde hasar görürse, diskteki herhangi bir veriyi yeniden kullanılır hale getirmek son derece zorlaşır. Bu öneminden dolayı, DOS, her zaman FAT’in iki kopyasını saklar.

4.8.1. FAT’in Yapısı

Şekil 4.3: Bir dosyanın dosya dağılım tablosundaki yeri

FAT, disk alanını temsil eden küme numaralarının bulunduğu bir tablodan başka bir şey değildir. FAT’taki ilk saha küme 0’ı, ikincisi küme 1 ‘i, vs. temsil eder. Her saha belli bir veri alanının yerini gösterir. Meselâ, “gütef” isimli bir dosya olsun ve Ana dizin’deki girişinde bu dosyanın 100.kümende başladığı belirtilmiş olsun. Şimdi DOS, FAT’taki 100. sahaya gider ve burada yazılı olan değeri okur. Bu değer 105 olsun. Demek ki, 100.kümesinde başlayan dosyayla ilgili bilgiler 105.kümesinde devam etmektedir. Bunun üzerine DOS, gider 105.kümenin içerdiği sektörlerdeki bilgileri okur ve tekrar FAT’a geri döner. Ancak, bu sefer 105.sahaya bakar ve buradaki numarayı okur. Bu işlem, bu şekilde devam eder; ta ki DOS, daha önceden belirlenmiş özel bir değere rastlayıp dosya sonuna ulaştığını anlayana kadar.

4.8.2. FAT’in Büyüklüğü

FAT’in büyüklüğü iki şeye bağlı olarak değişir: Diskin kapasitesi ve kümelerın büyüklüğü. Kapasiteleri fazla olan diskler doğal olarak daha fazla küme içerir ve bu da FAT’in daha büyük olmasını gerektirir. Aynı şekilde, eğer sektör sayısı artarsa, küme sayısı ve dolayısıyla FAT’takigiriş sayısı da artar. Dikkate alınması gereken bir diğer nokta ise, FAT’ayazılabilecek en büyük değerdir. Çünkü bu değer, FAT’a girilebilecek maksimum küme sayısını sınırlar. Disketlerde bu girişler için 1.5 baytlık yer rezervasyonları yapılmıştır. Buna göre, disketlerde bu yerlere 4096 sayısına kadar değerler girmek mümkün olur. Bu değer, disketlerde mümkün olan en büyük küme sayısı için yeterli olmaktadır. Ancak, 20 MB’lik sabit disklerde, her biri 4 sektörden oluşan 10,000 küme mevcuttur. Bu yüzden, bu tür sabit disklerde FAT’taki giriş için 2 baytlık yer rezervasyonun yapılması gerekir. Bu 2 bayt, 65,535 sayısına kadar olan değerlerin girilmesine imkan tanır.

Tek sektörlük kümeler disk alanının daha ekonomik bir şekilde kullanılmasına imkan tanırlar. Bu yöntemle, dosyaların en son küme’lerinde ziyan olan yer bir sektörden daha az olur. Ancak, kümelerin küçülmesi, onların sayısını artırır ve bunun sonucunda da FAT’in daha büyük olmasını gerektirir. DOS, sabit disk veya disketlerle çalışırken sürekli dönüp FAT’ a baktığı için, işini kolaylaştırmak amacıyla onun bir kopyasını hafızaya alır. 20 MB’lik bir sabit diskte kümeler eğer tek sektörden oluşsaydı, FAT 84 KB uzunluğunda olurdu. Bu durumda, RAM, 84 KB’lik alanını sürekli olarak FAT ‘a ayırmak zorunda kalırdı.

4.8.3. Hafızadan Tasarruf

IBM, ilk XT bilgisayarlarını piyasaya sürdüğünde hafıza çipleri çok pahalıydı ve çok az bilgisayar 256 KB’dan büyük bir hafızaya sahipti. Bu yüzden DOS, zaten kıt olan hafızadan tasarruf etmek için, 2.X versiyonlarında bir kümesi 8 sektörden oluştururdu. FAT bu şekilde oldukça küçük tutulmuştur. DOS’un daha sonraki versiyonlarında, bu sayı, RAM çiplerinin ucuzlamasıyla da bağlantılı olarak, küme başına 4 sektöre indirilmiştir. İlginç olan bir nokta, AT sınıfı bilgisayarlar için tasarlanmış 1.2 MB kapasiteli disketlerde kümelerin bir sektörden oluşmasıdır. Bu disketlerin kapasiteleri nispeten daha fazla olduğu için, FAT’in büyüklüğü fazla rahatsız edici olmaz. Ayrıca, bu kümelerin küçültülmesi, disk alanından daha verimli bir şekilde faydalanılmasını sağlar. Zaten bu disketler, öncelikle yedeklerinin oluşturulması için düşünülmüştür.

4.8.4. 32 MB Sınırı

DOS’un 32 MB’den daha yüksek kapasiteli sabit disklerle çalışamaz. Bu sınır küme büyüklüğü veya FAT’in büyüklüğü ile ilgili değildir. Daha çok bilgisayarın 16 bit mimarisinin bir sonucudur.

PC ve AT sınıflarındaki mikroişlemciler 16-bit ile çalışırlar. Dolayısıyla, numaralandırılabilecek sektörlerin sayısı 0 ile 65.535 arasında olabilir. DOS, ilk izin ilk sektörünü 0, ardından gelen sektörü 1, vs. şeklinde numaralandırmıştır. En içteki izin son sektörüne de 65,535 numarasını verir. DOS’un kullandığı sektör büyüklüğü 512 bayt olduğu için basit bir çarpımla 32 MB sınırı hesaplanabilir:

512 bayt x 65,535 sektör = 33,553,920 bayt.

(Programcılar ikili sayı sistemine göre işlem yapmasını çok sevdikleri için, bu sayıya kısaca 32 MB diyorlar ve arta kalan birkaç baytı cömertçe göz ardı ediyorlar). Tüm bu sebeplerden dolayı, DOS, 65,535’den daha büyük bir değerle numaralandırılmış sektörlere erişemez (daha büyük sayıları saymasını bilmez).

4.8.5. Yüksek kapasiteli sürücüler

Diğer bir merak konusu da DOS’un 65,535 sektörden daha fazla sektör içeren yüksek kapasiteli sabit disklerle nasıl çalışabildiğidir. Sabit diskleri farklı işletim sistemleriyle çalışabilmek üzere partisyonlara ayırmakmümkündür. Bu partisyonlar diskin herhangi bir bölgesinden itibaren başlayabilir (örneğin, 100.000’inci sektörden). Ancak, yine de 65,535 sektörden fazlasını bir arada kullanamaz.

4.9. Boot

Bilindiği gibi, bilgisayarın açılışında, ana program olan COMMAND.COM hafızaya yüklenir. Bu program, RAM’a yerleştikten hemen sonra kontrolü ele alır. Çünkü DOS’un aslını bu program teşkil eder. Ne var ki, bu noktada bir çelişkiyle karşılaşılır. DOS’un (disk işletim sistemi) sürücülerin çalıştırılmasıyla ilgili olan sorumluluğunu COMMAND.COM programı yüklenir. Burada “COMMAND.COM dosyası yükleme komutunu kendisi veriyorsa, hafızaya nasıl yükleniyor?” gibi bir soru akla gelebilir.

Bunun cevabını “boot” kavramı vermektedir. Boot, İngilizce’deki “to pickitself up by its bootstraps” deyiminden ortaya çıkmıştır. Bu deyim ile, kendi iplerini kendisi tutan bir kukla benzetmesi yapılmıştır. Bu sırrın arkasında yatan gerçek ise, bilgisayarın ana kartındaki ROM çipindebulunan küçük bir programcıktır. Bu programcık. bilgisayarın açılışında faaliyete geçer ve sürücüyü harekete geçirir. Bu gerçekleştikten sonra diskin en dışında bulunan ilk sektör okunur.

4.9.1. Boot Sektörü

Okunan bu ilk sektöre boot sektörü adı verilir. Bu sektör; yüz 0, iz 0, sektör 1 konumunda bulunur. Boot sektöründe sabit disk hakkında bilgi verilmektedir. İşletim sistemi için çok önemli olan bu bilgiler, sektör büyüklüğü, kümedeki sektör sayısı. silindir sayısı, silindirdeki sektör sayısı ve FAT ile ana dizin’lerin büyüklüklerinden meydana gelir. Bootayrıca hata mesajları da içerir (örneğin “COMMAND.COM bulunamadı” gibi). Son olarak da, işletim sistemiyle ilgili olan dosyaların isimlerini verir.

4.9.2. Sistem Dosyaları

Bilgisayar, bu bilgilerin yardımıyla IBMBIO.COM (Bu PC DOS için geçerlidir. MS-DOS’da bu dosyanın adı BIO.SYS’dir.) isimli bir dosya aramaya başlar. Bu dosya. diskin en dışındaki silindirde bulunan ana dizin sektörlerinin hemen arkasından gelen sektörlerden itibaren başlar. Buraya yerleşmesindeki amaç, şu ana kadar alınan sınırlı bilgilerle dosyanın aranması için ayrıca çaba harcanmamasıdır. IBMBIO.COM dosyasının yüklenmesi sonuçlandıktan sonra, sistemin harekete geçmesinden sorumlu olan programcığın görevi tamamlanmış olur. Artık, sıra sistemle ilgili diğer bir dosyanın, IBMDOS.COM (veya MSDOS.SYS) dosyasının, yüklenmesine gelmiştir. Bu dosya da ilk silindirde bulunur ve IBMBIO.COM dosyasının hemen arkasında yer alır. Bu iki dosya ile ilgili dizin girişleri ana dizin’de bulunmakla birlikte, özelliklerindeki “gizli” ve “sistem” bitleri 1 olduğundan, DIR komutu neticesinde listelenmezler. IBMDOS.COM dosyası da yüklendikten sonra, artık bilgisayar, sistemin COMMAND.COM dosyasını, diskin hangi bölgesinde bulunursa bulunsun yükleyebilir. Yani, işletim sistemi de bir anlamda kendi iplerini kendisi tutmuştur.

IBMBIO.COM, IBMDOS.COM ve COMMAND.COM dosyaları, genelde sistem dosyaları olarak bilinirler. Bir diski formatlarken “/S” parametresi kullanılırsa, bu dosyalar otomatik olarak diske yazılırlar. Bunlardan bir tanesi eksik olursa, bilgisayar bu diskten açılamaz. Format işlemiyle dosyalar diske aktarılmadığı ve kullanıcının bu konuya başka bir çözüm getirecek bilgiye sahip olmadığı durumlarda, ilk iki sistem dosyası için öngörülmüş, fakat başka dosyalarca işgal edilmiş olan alanlara sistem dosyalarını aktarıp, bu diski bilgisayarı açabilen bir disk haline getirmek mümkün olmaz.

4.9.3. DOS’un SYS Komutu

Bazen, yazılım şirketleri dağıtım disketlerinin sistemli olmasına gereksinim duyarlar. Ancak, sistem dosyalarını kopyalamak yasal olmadığı için (copyright), bunları yazılımlarıyla beraber satmaları mümkün olmaz. IBM, bu soruna format komutunun “/B” parametresiyle çare bulmuştur. Format işlemi esnasında bu parametrenin kullanılması, silindir 0’da IBMBIO.COM ve IBMDOS.COM dosyaları için gerekli alanın rezerve edilmesini sağlar. Böylece, disketlere aktarılan yazılımlar disketlerin bu alanlarını kullanmazlar. Artık kullanıcılar, yazılım disketlerini aldıktan sonra, DOS’un SYS komutu sayesinde bu sistem dosyalarını başka bir DOS disketinden bu disketlere aktarabilirler.

4.10. Sabit Disk Partisyonları

Boot sektörü hakkında verilen bilgiler aslında sadece disketler için geçerlidir. Sabit diskler farklı sistemler için partisyonlara ayrılabildiklerinden, en az iki boot sektörü kullanırlar. Sabit diskler bir veya daha fazla partisyona  ayrılabilirler. Bunlardan her biri farklı bir işletim sisteminin kontrolü altında olurlar. Her partisyon, peş peşe gelen silindirlerden oluştuğu için, bunların sabit disk üzerindeki şekilleri simite benzer.

Format işleminin ikinci aşaması. disk yüzeyinde ana dizinin, FAT’in ve başka önemli bilgilerin oluşturulmasından sorumlu olan yüksek düzeyde (fiziksel) formatlamadır. Partisyonların oluşturulması. düşük düzey ile yüksek düzey formatlama işlemlerinin arasında gerçekleşir. Sektörler oluşturulduktan sonra partisyon programı devreye girer ve hangi partisyonun nerede başlayıp nerede bittiğini belirler. Bu bilgiler daha sonra, master (ana) boot sektöründe bulunan partisyon tablosuna aktarılır. Bu aşamadan sonra, her partisyonla ilgili ana dizin’ler veFAT’lar, o partisyonun ilk silindirine yazılır.

4.10.1. Ana Boot Sektörü

Disketlerdeki alışıldık boot sektörleri gibi, sabit disklerin de ana bootsektörleri yüz 0, iz 1, sektör 1, konumunda bulunurlar. Bu sektörde,BIOS’a bazı temel sabit disk işlemlerini yaptırabilecek kadar bilgi vardır. Buna karşılık, normal bir boot sektörüne kıyasla, herhangi bir işletim sistemiyle ilgili bilgi içermez (örneğin sistem dosyalarının isimleri gibi). Bunun yerine, hangi partisyonun nerede başlayıp nerede bittiğini belirten bir partisyon tablosu içerir. Bilgisayar açıldıktan sonra bu tabloyu okur ve hangi partisyonun kullanıldığını öğrenerek manyetik kafayı o partisyonun ilk sektörüne hareket ettirir. Gittiği bu sektörde, kullanılan DOS ile ilgili boot sektörünü bulup okuyarak. bilgisayarın kullanıma hazır hale gelmesini sağlar. Şekil 4.3 çalışma biçimini gösterir.

4.10.2. Partisyonların Kullanım Amacı

Farklı partisyonlarda farklı boot sektörlerinin kullanılmasının amacını ve ana boot sektörünün bu olayda nasıl bir rol oynadığını anlamak zor değildir. Çünkü, her işletim sisteminin; dizin, FAT vs. kavramlarında kendine õzgü özellikler vardır. Bu farklardan dolayı, her işletim sisteminin dosyalara erişimde aynı yöntemi kullanması mümkün değildir. İşletim sistemleri genelde 512 baytlık sektörler kullanır. Yine de, sektörlerin büyüklüklerini bazı yardımcı programlarla değiştirmek mümkündür

Şekil 4.4: Boot Sektörünün Konumu

Çoğu PC kullanıcısı sadece DOS işletim sistemini kullanmaktadır. Ancak, sabit disklerini, tek bir sistem kullanmalarına rağmen partisyonlara ayırmak zorunda kalırlar. Çünkü BIOS, sabit disklerde ilk olarak ana boot sektörünü arar (yani doğrudan boot sektörüyle irtibata geçemez). DOS’un kullandığı partisyon programının adı FDISK’tir. Bu program tüm sabit diski DOS’un kullanımına sunan bir partisyon hazırlar ve boot sektörünü de ana boot sektörünün bulunduğu izin peşinden gelen ilk izin ilk sektörüne yerleştirir.

5.HIZ VE VERİMLİLİĞİN OPTİMİZASYONU

Bilgisayarla her gün çalışan kişiler, “hız özürlü” insanlar haline geliyor. Nasıl oluyorsa, bir kaç salisede görevini tamamlayan bir araç, sabırsızlık yaratıyor. Sabit diski çöktürecek kadar uzun ve karmaşık programların kullanılması, daha da fazla sabır gerektiriyor. Daha önce bilgisayarla çalışmış olan kullanıcılar, mikro bilgisayarlarından kabiliyetlerini aşmalarını bekler. Kullanıcılar, sabit diski performansını ne kadar ispata zorlarsa, onun yükü de o kadar artacaktır.

Bir 6MHz IBM AT, standart bir XT’den beş kat daha hızlı çalışır. Uygulamaya göre de, hızlı bir sabit diskte %30’dan %50’ye kadar hız artışı kaydedilebilir. Bu durumda, hız özürlülerin, hızlı erişim sürelerinden, iz tamponlama ve benzeri teknik konulardan bahsetmelerine şaşırmamak gerekir.

5.1. Hız Geliştirme

Hızın parayla satın alınabileceği, şüphesiz doğrudur. Ama, aynı şey, iyi düşünülmüş bir sistem optimizasyonu ve ayarlaması ile de elde edilebilir. Dünyanın en hızlı sabit diski bile optimizasyonu zamanında yapılmazsa, hızından bir miktar kaybedecektir. Nispeten daha yavaş olan adımlamalı bir motorla donatılmış bir manyetik kafanın, diskin üzerinde rulolu sistem ile çalışan bir kafadan daha hızlı hareket etmesi sağlanabilir.

Her gün biraz daha fazla performansın talep ediliyor olması, artık en iyi donanımı bile yetersiz bırakabiliyor. Bu yüzden, sürücünün performansı optimize edilmeye çalışılmalıdır. Optimizasyon için gerekli olan bazı esaslar, formatlama esnasında yerine getirilebilir. Bazıları ise, periyodik bakımla olur. Bunun dışında, yapılacak işin türüne ve durumuna göre özel bazı teknikler (belki de utility’ler) gerekebilir.

5.2. Teknik Kabiliyetler

Bir zamanlar, sabit disk teknolojisi teknik fanatiklerin kutsal alanıydı. Teknik bilgileri daha az olanlar da optimizasyon önlemlerini almaya çalışırlardı ama, sonuçta nereye varacaklarını pek kestiremezlerdi. Diske erişim, bir kronometre ile ölçülebilecek zamandan çok daha kısa olduğundan, bir sabit diski en üst form düzeyine getirebilmek için olağanüstü programlama kabiliyetine sahip olmak gerekirdi. Günümüzde ise durum farklıdır. Piyasada, pek de pahalı olmayan, sabit disk analizi ve optimizasyonu yapan bir sürü program bulunur.

5.3. Nispi Kazançlar

Bazı sabit disk optimizasyonları, performansı gözle görülür bir şekilde arttırır. Bazıları ise, “sadece” %10’luk bir artış sağladıklarından pek göze çarpmaz. Ama, bu %10’luk artışlar üst üste toplanabilir ve yarım düzine %10’luk artış, hızı iki katına çıkarır. Bazen çok önemsiz gibi görünen bir tedbir, sistemdeki bir darboğazı açıp diğer performans faktörlerini de devreye sokar ve çok büyük gelişmelere sebep olur. Böyle bir darbogazınvarlığı, hızlı olarak nitelendirilen bir sabit diski frenleyebilir.

Sabit disk optimizasyon stratejilerini uygulamaya koyabilmek için, sabit disklerin iç yaşamının iyi bilinmesi gerekir. En başta, verilerin disk üzerindeki yük alanlarından başlayarak, makinanın hafızasına kadar uzanan yolculuklarında hangi yoldan gittiği ve bu yolun üzerinde uygulanabilecek optimizasyon imkanlarının, bir bilgisayar sistemi üzerinde yapabileceği muhtemel etkiler de bilinmesi gereken konulardır.

5.4. Sabit Disk Performansını Etkileyen Faktörler

Sabit disk performansıyla ilgili 15 terim bulunmaktadır.

5.4.1.Silindir Yoğunluğu (Cylinder density)

Sektör sayısı ne kadar yüksek olursa, manyetik kafa bir dosyanın okunmasında veya yazılmasında o kadar az hareket eder.

5.4.2.Dosya Birleştirme (File Defragmentation)

Birkaç silindirde kayıtlı olan dosyalar, disk üzerinde her yere dağılmış olan dosyalardan daha hızlı okunur.

5.4.3.Ortalama Arama Süresi (Average Seek Time)

Daha düşük bir ortalama arama süresi, manyetik kafanın okuma yazma işlemi için diske olan erişim süresini kısaltır.

5.4.4.Taşma (Interleave)

Optimal bir taşma, bir iz üzerindeki tüm sektörlerin okunabilmesi için gereken disk dönme sayısını minimuma indirir.

5.4.5.Veri Aktarım Oranı (Data Transfer Rate)

Çok hızlı makinalarda veri aktarım oranı düşürülebilirse, diske erişim daha hızlı olacaktır.

5.4.6.CPU hızı (CPU Speed)

Hızlı bir mikroişlemci DOS’u hızlandırır, veri aktarım oranını etkiler ve yazılımın dosyalan daha hızlı işlemesini sağlar.

5.4.7.İz Tamponlama (Track Tamponing)

CPU, 1:1 bir taşmayla başa çıkamasa bile, bu metotla, tüm iz, tek bir disk dönüşünde okunur.

5.4.8.RAM Disk Desteği (RAM Disk Support)

Bir sabit diskin yükü, bazı dosyaların bir RAM diske aktarılmasıyla azaltılabilir.

5.4.9.DOS Tamponlarının Belirlenmesi (DOS Buffers Setting)

Doğru sayıda DOS tamponu, DOS’un, sık kullanılan dosyalan tekrar tekrar okunmasını önler.

5.4.10.Sektör Caching (Sector Caching)

Diske olan erişimlerin sayısı, sektörleri bir tampona alarak azaltılabilir. Bu yöntem, DOS tamponlarından daha etkilidir.

5.4.11.Dizin Tree Dizaynı (Dizin Tree Desígn)

Bir dizin tree, bir dosyanın aranması için gereken sabit disk işlemlerini azaltacak şekilde düzenlenebilir.

5.4.12.Alt Dizin Düzeni (Sub-dizin Layout)

DOS’un, bir path’in izini sürerken harcadığı zaman, alt dizin’lerin birkaç silindire yerleştirilmesiyle minimuma indirilebilir.

5.4.13.Dosya Düzeni (File Layout)

Belli dosyaları, sabit diskin en dışında bulunan izlerine yerleştirmekle, performansta bir gelişme sağlanabilir.

5.4.14.PATH komutu (PATH Command)

PATH komutu, dizin aramalarını hızlandırabilecek şekilde kullanılabilir.

5.4.15.FASTOPEN Komutu (FASTOPEN Command)

Versiyon 3.3’ten itibaren, DOS’un, son açtığı dosyaların disk üzerindeki konumlarını hatırlaması sağlanabiliyor.

Bu 15 faktörden dördü, donanım ile ilgilidir. Ortalama arama süresi; sürücünün kendisiyle ilgili olan bir şeydir. Ne yeni bir kontrol kartı, ne de gelişmiş bir yazılım bunu değiştirebilir: Silindir yoğunluğu ve veri aktarım oranı, sadece bazı durumlarda yeni bir kontrol kartıyla yükseltilebilir. CPU’nun hızı ise bir hızlandırıcı kartla (Accelerator Board) artırılabilir. Kalan faktörlerin çoğu, software ile ilgilidir. İstisna olarak, kontrol kartına bağlı olan caching veya iz tamponlaması gösterilebilir. Birkaç faktör de sabit disk yönetimiyle bağlantılıdır.

5.5. Sabit Disk Bazında Optimizasyon

Sabit disk bazında optimizasyon, mekanik hareketlerle geçirilen zamanınminimizasyonuyla ilgilidir. Yüksek silindir yoğunluğu, bir dosyanın daha az sayıda silindirde yer alması ve böylece manyetik kafanın o dosyayı okurken veya yazarken daha az hareket etmesi demektir. Dosya birleştirme (file defragmentation), dosyaları mümkün olduğu kadar az sayıda silindirde toplar. Hızlı arama süreleri, kontrol ünitesinin. manyetik kafanın başka bir silindire gitmesini beklediği süreyi kısaltır. Sonunda optimum bir taşma süresi, manyetik kafanın gerekli sektörü beklediği zamanı kısaltır.

5.5.1. Silindir Yoğunluğu

Silindir yoğunluğu, bir ize daha fazla sektör veya bir silindire daha fazla iz sığdırmakla yükseltilebilir. Tabi ki. silindir başına düşen iz sayısı, sürücüdeki disk sayısına bağlıdır. Bu değeri yükseltebilmek. ancak daha büyük bir sürücü almakla mümkündür.

Yüksek silindir yoğunluğu ile elde edilebilecek başarı bazen önemsenmez. Pratikte; biri iki diske, diğeri dört diske sahip olan, iki sürücünün de arama süreleri eşit olabilir. Ancak, bu duruma başka bir açıdan bakmak da mümkün: Dört diskli sürücünün arama süresi, iki diskli sürücünün arama süresinin iki katıdır. Çünkü, böyle bir diskin manyetik kafası, okuma sırasında diğerinin kafasının yarısı kadar hareket ediyor. Bu avantaj, bir sürücü daha ekleyip kapasiteyi sonradan büyütmenin aleyhine; büyük kapasiteli bir sürücüyü baştan almanın lehine konuşuyor.

İz başına sektör sayısı, bazı sürücülerde bir RLL kontrol kartıyla artırılabilir Kullanılan kod şemasına bağlı olarak, iz başına sektör yoğunluğu %50 ile %100 arasında yükseltilebilir. %100’lük bir kazanç, kafa hareketlerinin yarıya inmesi demektir. Burada elde edilen sonuç disk sayısını iki katına çıkarmakla elde edilen sonucun aynısıdır.

Silindir yoğunluğunun yükseltilmesiyle elde edilen kazancın, dosyaların parçalanmasına (fragmentation) izin vermekle heba olacağı unutulmamalıdır. Farklı silindirlere serpiştirilmiş bir dosya. silindir yoğunluğu ne olursa olsun, kafa hareketlerinin sayısını muazzam bir şekilde artırır.

5.1.1. Dosya Sıkıştırma

Dosyaların sıkıştırılmasıyla silindir yoğunluğu suni bir şekilde yükseltilebilir. Sıkıştırılmış dosyalar daha az sektöre sığdırılabileceğinden okuma için gereken kafa hareketleri de daha az olur. Bu dosya sıkıştırma yöntemi, sadece bazı durumlarda performansın artmasına katkıda bulunur. Örneğin, bazı sıkıştırma programları hesap tablosu dosyalarındaki sıfırları kaldırıp, yerine, kaç sıfır kaldırıldığına dair bilgi veren bir kod koyuyor. Bu şekilde sıkıştırılmış dosyaların çözülmesi çok az zaman alır. Buna karşın, çok karmaşık sıkıştırma yöntemleri erişim süresinin kısaltılmasını sınırlar.

5.5.2. Dosya Parçalanmalarının Azaltılması

Dosyalar, yeni formatlanmış bir sabit diske aktarılırsa, her biri, birbirine bağlı ve ardı sıra gelen kümelerin üzerine yerleştirilecektir. Aslında kümeler sadece 1: 1 bir taşma oranı mevcutsa fiziksel olarak yan yana dururlar.  DOS ideal durumda her dosyaya mümkün olduğu kadar az silindir tahsis eder. Böylece, meselâ 35 KB uzunluğundaki bir dosya çoğu sabit diskte sadece bir silindire sığabilir. Ne var ki DOS. dosyaların yerleştirilmesini hiçbir şekilde optimize etmez; onun yerine, ilk boş bulduğu sektörü kullanır ve dolayısıyla, dosya bir sonraki silindire taşabilir. Bu durumda, dosya bir defa okunur veya yazılırken, manyetik kafanın en az bir defa yer değiştirmesi gerekir. Optimum olarak yerleştirilmediği halde, bu dosya “bir arada” olarak kabul edilir.

5.5.2.1. Devamlılığın Yitirilmesi

Dosyaların “bir arada” bulunması pek uzun süreli olmaz. Dosyaya girilen yeni verilere, sektörlerin arasında boş yer olmadığı için, asıl dosyadan uzakta olan boş bir yer aranır. DOS. yer tahsisatına diskin en dışından yani silindir 0’dan  başladığı için, aranan bu boş sektörler de haliyle biraz daha içerlerde kalan izlerde bulunacaktır. Sabit diskten dosya silindikçe, diskin çeşitli yerlerinde boşluklar oluşur. DOS bir dosyaya kaydedilecek verilere ek küme ararken, önceliği dosyanın en son parçasının bulunduğu silindire vermez, dosyayı diskin en dış kenarına en yakın olan boş kümelere yerleştirirdi. Bu sistem, DOS 3.0’dan sonra değişti. DOS artık boş kümeleri en dıştan en içteki silindire doğru giderek tahsis ediyor. Ancak, en içteki silindire gelindiğinde, tekrar en dıştan itibaren boş küme’ler aranıyor. Sonuçta karışık durumlar ortaya çıkıyor. Sayısız silmeler ve yapısal değişiklikler, sabit diski parçalara bölüyor (fragmentation). Sürekli büyüyen dosyaların diskte nelere yol açabileceğini düşünmek zor değildir. Büyüme sırasında eklenen veriler, aynı silindirde farklı yerlere kaydediliyor. Bu yüzden de, birkaç silindire sığabilecek dosyalar, düzinelerce silindire dağılıyor. Bir silme sonucu, dosyanın çok uzağında bir küme boşaldığında dosyanın son bölümünün bulunduğu silindirde boş yer olmasına rağmen, dosyaya, uzakta kalan küme tahsis ediliyor. Demek ki, büyük bir dosya çok kullanılmış bir sabit diske kopyalandığında birçok parçaya bölünebilir.

5.5.2.2. Verimsizlik

Neticede hızlı bir CPU’dan, hızlı bir kontrol ünitesinden, ya da taşma optimizasyonundan elde edilen kazanç havaya gider. Veri okuma hızı düşük olduğundan, bu imkanlardan faydalanılamıyor. Bu performans zayıflığının derecesi, ele alınan dosyanın türüne bağlıdır. Büyük rasgele erişim dosyaları, zaten çoğu zaman manyetik kafanın daha çok hareket etmesini gerektiriyor. Buna karşın; program, text ve hesap tablosu dosyaları normalde düzenli okumaya imkan tanıyan dosyalardır. Dolayısıyla bu tùr dosyaların parçalanması durumunda, okuma yazma süreleri oldukça uzayacaktır.

5.5.2.3. Parçalanmış Alt Dizin’ler

Parçalanmış alt dizin’ler, çoğu zaman performans düşüklüğünün sebebi olarak gerektiği kadar ciddiye alınmaz. Alt dizin’lerin normal dosyalardan tek farkı, dizin girişlerinde özelliklerinin “dizin’ olarak geçmesidir. Aranılan dosya üçüncü seviyedeki bir alt dizin’de, örn. \MADDE\MOLEKUL\ATOM\KARBON.ATO alt dizininde bulunsun. Bu durumda, DOS önce ana dizin’de MADDE adlı alt dizin dosyasını bulup okuyacak, sonra orada MOLEKUL adlı dosyayı arayacak ve bu böyle devam edecek. Dört sektör içeren bir küme, 64 tane dizin girişi saklayabilir. 64 girişten daha fazlasına sahip olan alt dizin’ler, muhtemelen hemen birincinin ardında yer alacak bir ikinci kümeye ihtiyaç duyarlar. Eğer alt dizin’ler parçalanmış (dizinin diğer küme’yi başka bir yerde ise) ve üstelik de PATH komutuna dahil edilmişlerse, bir dosyayı aramak manyetik kafayı oldukça fazla yoracaktır.

5.5.2.4. Dosya Birleştirme

Bu karışıklığı önlemenin bir yolu; dosyaları mümkün olduğu kadar az sayıda ve komşu  silindirlere yerleştirmek, manyetik kafanın hareketlerini azaltmaktır. Gerçek optimizasyon ise, erişilemeyecek bir idealdir. Çünkü o zaman, dosyalan bir silindirden diğerine taşmaya izin vermeyecek şekilde gruplandırmak gerekir. Dosyaların birleştirilmesi – çiçek sulamak gibi – günlük hayatın rutinlerinden biridir. Karışıklık, işin bittiği andan itibaren yaklaşmaya başlar. Çünkü DOS, parçalanmış dosyalara karşı herhangi bir önlem almaz.

5.5.2.5. Görünmeyen Avantajlar

Birleştirilmiş dosyalar görünmeyen bazı avantajlar sağlar. Meselâ, dosyalar peşi sıra gelen sektörlerde bulundukları için, dosya kurtarma programları problemsiz çalışır. Bu şekilde, toplu silmeler yapılmış olsa dahi, kullanıcının sektörleri tek tek arayıp bir araya getirmesine gerek kalmadan, otomatik olarak her şey kurtarılabilir. Diğer bir avantaj ise, dosya birleştirme sayesinde sabit diskin ömrünün uzamasıdır. Daha az kafa hareketi, sürücünün eskimesini yavaşlatır. Çoğu durumda, bu belirtilen sebeplerden dolayı bile, bir dosya birleştirme programı satın almaya değer. Birleştirme. iki farklı şekilde yapılır. Ya bunun için bir utllity kullanılmalı, veya bütün sabit diskin backup’ı alınıp, onu formatlayıp  dosyalar tekrar geriye aktarılmalıdır. İkinci yöntem çok pratik görünmese de, temel bir mantığın sonucudur.

5.5.2.6. Dosya Birleştirme Aracı Olarak Backup

Yeni formatlanmış bir sabit diskte küme’ler dosyalara peşi sıra tahsis edildiğinden, parçalanma problemi olmaz. Aynı sonuca, tüm sabit diskin backup’ı alınıp dosyalar tekrar geriye kopyalanarak da ulaşılabilir.

Aynı sebepten dolayı, bir diskete olan erişim süresi de kısaltılabilir. Bunun için, dosyaların teker teker COPY A\*.*  B: komutuyla başka bir diskete alınması yeterlidir. Burada dikkat edilmesi gereken husus, DISKCOPY komutunu kullanarak dosyalan birleştirmenin mümkün olmadığıdır. Çünkü bu komut disketi sektör sektör kopyalar.

5.5.2.7. Yeniden Formatlama

Burada formatlamanın gerekliliği konusunda şüpheye düşülebilir. Bu şüphenin ürünü olarak da tüm içeriğin silinmesi aynı işi görüp görmediği sorusu akıllara gelebilir. İyi bir backup utility’si tüm dizin ağaç yapısını alır ve yanlışlıkla formatlanmış bir sabit diske de tekrar o yapının aynısını, dosyalarla birlikte aktarır. Bir sabit diskin içindekileri silerken, dizin’den dizine geçip hepsinin içini teker teker temizlemek gerekir. Ayrıca, alt dizin’ler de aslında birer dosya olduğu için, onların da birleştirilmesi gerekir. Bu da, tüm yapıyı yeni baştan oluşturma zorunluluğunu getirir. Şu gerçektir ki, sabit diski formatlayıp, gerisini backup utility’sine yaptırmak en kolay yoldur. Burada bahsedilen formatlama, elbette ki yüksek düzeyde formatlamadır

5.5.2.8. Problemler

Tabi bu teknik, global backup yapan bir teyp ünitesi kullanılıyorsa çalışmayacaktır. Bu durumda, dosyaların teker teker yedeği alınması gerekir. Günümüzde artık global backup’larla dosyalar arasındaki sınır, teyp backup ünitelerinin kullanımıyla ortadan kaldırıldı. Hatta bazı üniteler bir global backup’a bakarak dosya dosya oluşumlar sağlayabiliyor. Eğer kullanıcı böyle bir üniteye sahipse, bu şekilde dosya oluşturma pek tavsiye edilmeyen bir durumdur. Çünkü bu çok uzun sürer. Sorunun esaslı bir şekilde çözülmesi için, önce iki tane global backupalınmalıdır. Bu gerek şarttır. Sadece “bir” backup alınırsa, formatlamadan sonra ortada sadece o backup kalacak. Ve olası bir terslik olduğunda,backup’ın backup’ı alınmaması ileride pişmanlık yaratacak durumlar meydana getirebilecektir. Dosya birleştirme işlemine geçmeden önce mevcut backup programının çalışma tarzı hakkında yeteri kadar bilgi edinilmelidir.

5.5.2.9. Birleştirme Programları

Masraf yönünden  biraz daha fazla olsa da  bir birleştirme programı almanın işi kolaylaştıracağı  düşünülebilir. Bu doğru bir düşüncedir. Çünkü backup yöntemi dosya birleştirmek için pek de rahat sayılmaz. Bu doğrultuda birleştirme programlarını biraz daha yakından tanımak gerekir. Bunlar dosyaların diskteki dağılımlarını inceleyip, her dosya bir araya gelene kadar kümelerin içeriklerin bir ileriye bir geriye kopyalarlar. Ne var ki, oluşturdukları büyük geçici dosyalardan dolayı sabit diskte boş yere ihtiyaçları olur. Bazı programlar diğerlerinden daha hızlı çalışıyor olmakla birlikte, geçen zaman, daha çok sabit diskin kapasitesine ve dosyaların parçalanma derecelerine bağlıdır. 20 MB’lık bir sabit diskte, bu süreç 15 dakika ile 1 saat arasında değişir. Sabit disk hizmetlerine sahip bazı software paketleri, Meselâ, Norton Utilities (Advanced Edition) veya Mace Utilities, bu tip dosya birleştirme programlan da içerirler. Ancak, böyle paketlere dahil olmayanlar da vardır. Örneğin SoftLoglc Solutions firmasının Disk Optimizer adlı programı, bunlardan biridir.

5.5.2.10. Tehlikeler

Bir programın, değerli dosyaları parçalayıp birleştirmesi fikri, kullanıcıyı belki biraz rahatsız edebilir. Kullanıcı bu konuda haklıdır. Çünkü bu programların yaptığı “tedavi”, dosyaların hayatına da mal olabilir. Elektrik kesintisi gibi bir durum için endişelenmeye gerek yoktur. Çünkü bu programların çoğu, çalışacakları sektörü silmeden önce bir kopyasını diske yazar. Yalnız, bir kesinti durumunda kullanıcıya düşen görev; birleştirme programının oluşturduğu geçici dosyaları bulup silmektir.

Öte yandan birleştirme programları dosyaları karıştırabilecek başka metotlara da sahiptir. Bazıları daha hızlı çalışabilmek için. DOS’u devreden çıkarıp sabit disk kartıyla şahsen ilgilenir. Çok riskli olan bu uygulama, özellikle ek olarak hızlandırıcı bir karta (Accelerator Board) sahip olan makinalarda çok kötü sonuçlara yol açabilir. Yazılım şirketleri böyle bir tehlikeye karşı yeteri kadar tedbirli davranmamışlardır. Birleştirici bir programı “tam güvenli” olarak tanıtan bir şirket bulmak gerçekten zordur. Çünkü zamanında bunlarda birçok kaza meydana gelmiştir. Bu yüzden, önce sabit diskin bir backup’ı alınıp  birleştirici program işi bitirildikten sonra da sabit diskte gariplikler olup olmadığı incelenmelidir. Programın sabit diskte herhangi bir tahribata yol açmadığından tam emin olana kadar da, backup disketleri olduğu gibi saklanmalıdır.

5.5.2.11. Fonksiyonlar

Günümüzde birleştirici programlarda çeşitli seçenekler bulmak mümkündür. Bazılarında, sadece birleştirilmesi kolay görünen kümelerin birleştirilmesi ve böylece normalden daha hızlı bir birleştirme olanağı sunuluyor. Başka programlar, dosyaları mümkün olduğu kadar az silindirde yer alacak şekilde yerleştiriyor. Daha başkaları ise, dosyaların diskteki fiziksel sıralamasını dizin’deki sıralarına göre değiştirebiliyor. Bir “komut dosyası” aracılığıyla diskin en dışındaki silindirlere yakın olması istenilen dosyaların adlarının verilmesine imkan tanıyan programlar da var. Böylece dosyalar FAT sektörüne ve ana dizine daha yakın olacakları için, erişim süreleri kısalır. Diğer bir seçenek de birleştirme işlemi esnasında, bilgisayarda acilen yapılması gereken bir iş çıktığında, işlemi durdurabilmektir. Çoğu birleştirici program, aynı zamanda bozuk sektörlere de dikkat edip, gerekli düzeltmeyi kendi yapmaktadır.

5.5.2.12. Uygun Birleştirme Zamanı

Parçalanmanın çok ileri bir safhaya ulaştığının anlaşılabilmesi için DOS’un CHKDSK komutu bu konuda bir ipucu verebilir. Komutun arkasına bir dosya ismi yazılır (örnek: CHKDSK \GAZI\BILGISAYAR..TXT). Bunun üzerine verilecek bilgilerin içinde, dosyanın yer aldığı küme sayısı da bulunur. Ama, bu komutla tüm sabit disk analiz edildiğinden, çok sayıda dosyayı kontrol etmek çok zaman alır. Çoğu birleştirme programı, dosyaların parçalanma derecesini tespit etme imkanı da sağlar. Fakat, özellikle en sık kullanılan dosyalar hakkında ayrıca bilgi alma olanağı yoktur.