Sabit Diskler Nasıl Çalışır? Bilgisayardaki donanımlardan hiçbiri sabit disk sürücüden daha fazla dikkat çekmemiştir. Ya da daha çok sorun çıkarmamıştır. Bunun için iyi bir neden vardır. Eğer sabit sürücü bozulursa, bilgileri kaybedersiniz. Bildiğiniz üzere bilgiler kaybolunca, çalışmayı ya tekrar yapmak ya da yedekten tekrar yüklemek zorunda kalırsınız ya da daha kötüsü. Bilgiler hakkında kaygılanmak yararlıdır. Çünkü bilgiler işlerin akışını sağlar, ücret bordrosunu devam ettirir ve e-mailleri saklar. Bu kaygının seviyesi o kadar güçlüdür ki bilgisayarın iç yapısına uzak kullanıcılar bile IDE, ATA gibi bazı terimleri uygulamaya koymasalarda bahsederler. Bu bölüm sabit sürücünün yapılanmasından ve iç planından başlayarak nasıl çalıştığına odaklanır. Günümüzde kullanılan sabit sürücülerin farklı türlerini (PATA, SATA ve SCSI) bilgisayar ile nasıl ilişkilendirildiğini ve sabit sürücülerin sisteme nasıl kurulacağını göreceksiniz. Bu bölüm birden fazla sürücünün diğer sürücülerle bilgilerin güvenliğini sağlamak için nasıl çalışabildiğini ve RAID adı verilen bir özellikle nasıl hızlanabildiğini kapsamaktadır.
Bütün sabit sürücüler özel disklerden ya da servo motor tarafından kontrol edilen kolların üzerinde okuma/yazma başlıklarının olduğu plaklardan (platter) oluşur ve bunların hepsi dışarıdaki hava tarafından bozulmayı önleyecek kapalı bir kutunun içinde tutulur. Alüminyum tabakalar manyetik bir araçla kaplanır. İki küçük okuma/yazma başlığından bir tanesi üsttekini ve diğeri alttakini okumak için her bir plağa hizmet sunar. Disklerin üzerindeki kaplama olağanüstü düzdür. Okuma/yazma başlıkları aslında dakikada 10.000 ila 3.500 arası devirle dönen disklerin üzerindeki havanın oluşturduğu yastık üzerinde bulunur. Üst kısımla (baş) disk yüzeyi arasındaki uzaklık (uçuş yüksekliği) bir parmak izinin kalınlığından bile daha azdır. Okuma/yazma başlıkları diske ne kadar yaklaşırsa, bilgi sürücüye o kadar yoğun depolanır. Bu çok küçük tolerans, diskin dışarıda ki havaya maruz kalmamasını zorunlu kılar. Disk üzerindeki küçücük bir toz parçası bile okuma/yazma başlıklarının yolunda bir dağ etkisi yapar ve sürücüde çok ciddi zararlara neden olur. Sürücünün içindeki havayı temiz tutmak, iç ve dış hava basıncını dengelemek için bütün sürücüler çok küçük boşluklu, ağır bir filtre kullanır. Bilgi Kodlaması Sabit diskler bilgileri, biri temsil eden manyetik nokta ve sıfırı temsil eden manyetik olmayan noktayı canlandıran çift şekilde saklarlar. Sabit diskler bilgileri küçük manyetik alanlarda (diskin her iki yönünde yer alan küçük mıknatıslar olarak düşünün) depolar. Akı (flux) adı verilen her bir manyetik
alan akı dönüşümü (flux reversal) adı verilen bir süreçle ileri geri döndürülebilir. Elektronik aygıtlar akı dönüşümünü, sıfırı ve biri manyetik ve manyetik olmayan bir alanda depolayabildiğinden daha hızlı ve kolay okuyabilir ve yazabilirler. İlk sabit diskler, okuma/yazma başlıkları bir alanda hareket ettiği için flux dönüşümünün yönü bir ve sıfırı belirtirdi. Okuma/yazma başlıkları soldan sağa geçtikçe değişimi bir yönde sıfır, diğer yönde bir olarak tanımlarlardı. Sabit diskler bu flux dönüşümünü, bilgiyi alırken ve yazarken çok yüksek bir hızda okuyabilirlerdi. Günümüzün sabit diskleri özel bir kodlama sistemini kullanarak akı dönüşümünü yorumlamak için daha etkili ve daha karmaşık bir yöntem kullanır. Özel değişimleri okumak yerine modern bir sabit sürücü koşumlar (runs) adı verilen değişim gruplarını okur. 1991 den beri sabit sürücüler RLL (run length limited / sınırlanmış koşum uzunluğu) olarak bilinen bilgi kodlama sistemini kullanmaya başladılar.
RLL ile birlikte sıfırların ve birlerin her birleşimi yaklaşık 15 farklı koşumun önceden hazırlanmış birleşimleri şeklinde saklanabilir. Sabit sürücü bu koşumlar sayesinde daha hızlı ve daha yoğun bilgi saklaması ve okuması yapabilir. Ne zaman RLL yi görürseniz iki tane de sayı göreceksiniz; en az ve en çok akış uzunluğu RLL 1,7 ya da RLL 2,7 gibi. Şekil, iki ardışık RLL akışını gösterir. Günümüzde ki sürücüler PRML (Partial Response Maximum Likelihood / Kısmi Yüksek Olasılık Karşılığı) kodlaması adı verilen RLL nin oldukça gelişmiş bir yöntemini kullanır. Sabit sürücü, sürücüye çok daha fazla değişim yükledikçe, özel değişimler bir değişimin bittiği ve diğerinin başladığı yerleri doğrulamak için sürücüye daha çok zorluk çıkartarak birbiriyle iletişimi başlatır. PRML okuduğu değişim dönüşümünün türü hakkında en iyi tahmini yapmak için ve her bir değişim dönüşümünü çözümlemek için güçlü ve gelişmiş bir devre kullanır. Sonuç olarak PRML sürücüleri için en yüksek akış uzunluğu 16 ila 20 değişim arasına ulaşır (RLL sürücülerinde bu değer en fazla 7 idi). Daha uzun akış uzunluğu sabit sürücünün olağanüstü miktarda bilgili depolaması için daha karmaşık akış birleşimini kullanmasını sağlar. Örneğin, bir sabit sürücüdeki sadece 12 değişim akışı, sabit sürücüdeki sistem ele alındığında 30-40 bir/sıfır dizisine denk gelir. Sabit sürücüde ki her bir manyetik değişimin aralığı, yıllar geçtikçe daha yüksek kapasite ile sonuçlanarak büyük ölçüde azaldı. Değişimler küçüldükçe birbirlerini garip şekillerde engellemeye başladılar. Plaklardaki karşı düz değişkenlerin kendi sınırlarına ulaştığını söyleyebiliriz. Bu sorunun üstesinden gelmek için, sabit disk üreticilerinin değişim süreçlerini (flux reversals) boylamsaldan (ileriden geriye olmaktan), enlemsele (yukarıdan aşağıya) çevirmeleri, sürücülerin 1 terabaytlık (1024 gigabayt) alana sahip olabilmelerini mümkün kıldı. Üretimciler bu enlemsel depolama metoduna "dikey kayıt" (perpendicular recoding) adı vermektedirler. Bilgi kodlama üzerindeki detay ve tartışmalara rağmen bilgisayar mühendisleri günden güne asla kodlamayla uğraşmamaktadır. Neyse ki bilgi kodlama sistemi tamamen sabit diskte miras kalmıştır ve görünmezdir. Siz asla bilgi kodlamayla uğraşmak zorunda kalmayacaksınız. Ama PRML ile RLL yi biliyorsanız, diğer bilgisayar teknisyenleriyle konuşurken bu konu kulağa hoş gelecektir.
Kolları Hareketlendirme Okuma/yazma başlıkları, harekete geçirme kollarının sonundaki plakları çapraz şekilde hareket ettirir. Sabit disklerin bütün tarihinde üreticiler kolları hareket ettirmek için sadece iki teknoloji kullanmışlardır; step (adım) motor ve voice coil (bobin). Sabit diskler ilk önce step motor teknolojisini kullandılar ama bugün tamamı bobin teknolojisine geçtiler. Step motor teknolojisi, kolu, sabit artış veya adımlarla hareket ettirir. Ama bu teknolojinin bazı sınırlamaları vardı ki, bunlar kendi sonunu getirdi. Motorla hareketlendirici kol arasındaki arabirim zamanla kolların konumlanmasındaki kusursuzluğu bozmaktaydı. Bu fiziksel bozukluk bilgi taşımada hatalara sebep oluyordu. Ayrıca, sıcakta step motor sürücülerine zarar veriyordu. Tıpkı araba motorlarındaki sübap temizlenmesinin sıcaklık derecesinin çalışmasıyla değiştiği gibi, bilgisayar çalışınca ve çeşitli sabit disk bileşenleri ısındıkça doğru konumlanması değişiyordu. Çok küçük olmasına rağmen bu değişiklikler sorunlara sebep oluyordu. Örneğin, soğuk bir sabit diske bilgi girişi disk ısındıktan sonra zorlaşıyordu. Ayrıca okuma/yazma başlıkları step motor sürücüsü geçişinden önce özel yerleştirme programı tekniği gerektiren bilgi olmayan bir alana yerleştirilirse
(kullanımda olmayan bir alana yerleştirilmezse) diskin yüzeyine zarar verebilirdi. Bugün yapılan bütün sabit sürücüler, hareketlendirici kolları çalıştırmak için düz bir motor kullanır. Genelde voice coil motor adı verilen düz motor hareketlendirici, kolun üzerindeki bir bobini çevreleyen sabit bir mıknatıs kullanır. Bir elektrik akımı geçtiğinde bobin hareketlendirici kolu çalıştıran manyetik bir alan üretir. Hareketlendirici kolun hareketinin yönü, bobindeki elektrik akımının zıtlığına bağlıdır. Hareketlendirici kolla ses bobini hiç birbirine değmediği için kolun konumlanmasında zamanla hiç azalma olmaz. Sürücü eski step motor yerleştirme programını yıpratarak güç kaybederken ses bobin sürücüsü başlıkları otomatik olarak yerleştirir. Step motor sürücüsü kesikli adımlama yapısına sahip olmadığı için ses bobin sürücüsü diskteki başlıkların hareketini tam olarak tahmin edemez. Ses bobin sisteminin tam olarak doğru yere yerleştirildiğinden emin olmak için sürücü yön belirleme amacıyla plağın bir tarafını tersine çevirir. Bu alan özellikle sürücüdeki bilgilerin tam yerini belirler. Ses bobin sürücüsü okuma/yazma başlarını sürücüdeki doğru pozisyon için en iyi tahminle hareket ettirir. Okuma/yazma başları daha sonra gerekli ayarları yapmak ve doğru pozisyona ince ayarlar için bu haritayı kullanır. Sürücünün fiziksel olarak nasıl bilgi depoladığı hakkında temel bir bilgi ediniminden sonra şimdide sürücüyü kullanabilmemiz için sabit sürücünün bilgiyi nasıl organize ettiğine dönelim.
Geometri Hiç teyp kaseti gördünüz mü? Gerçek, kahverengi mylar (kaset içindeki verinin bulunduğu plastik şerit), bu teybe ses kaydedilip edilmediğini belli etmez. Teybin boş olmadığını varsayarsak siz teypte bir şeyler olduğunu bilirsiniz. Kaset, müziği belirli mıknatıslı alanlarda depolar. Bu mıknatıslı sıraların fiziksel yerlerine teybin "geometrisi" diyebiliriz. Geometri ayni zamanda bir sabit diskin bilgileri nerede depoladığını belirler. Teyp kasetindeki gibi bir sabit diski açarsanız geometriyi göremezsiniz. Ama sürücünün geometrisi olduğu kesindir; aslında sabit diskin her modeli farklı bir geometri kullanır. Belirli bir sabit disk için geometriyi üç değeri temsil eden sayılar dizisiyle tanımlarız; her track (iz) için "başlar", "silindirler" ve "bölgeler". Başlar Sabit disk için başların sayısı, bilgi depolamak için sürücü tarafından kullanılan okuma/yazma başlarının sayısı olarak oldukça mantıklı bir şekilde tanımlanır. Her bir plak iki baş gerektirir. Eğer bir sabit diskin dört tane plağı varsa, sekiz tane başlığa ihtiyacı vardır.
Başların bu tanımına dayanarak sabit disklerin her zaman aynı baş sayısının olduğunu düşünebilirsiniz. Ancak bu yanlıştır! Çoğu sabit disk bir yada iki başı kendi kullanımı için saklar. Bu yüzden bir sabit diskin aynı ya da farklı sayıda başı olabilir. Silindirler Silindirleri düşünmek için, konserve çorba aldığınızı ve konservenin iki ucunu açtığınızı hayal edin. Etiketini yıkayın ve içini temizleyin. Şimdi konserve kutusunun şekline bakın; bu silindir adını verdiğimiz geometrik şekildir.
Şimdi bu silindiri aldığınızı ve en güçlü metali kolayca kesebilmek için bir ucunu keskinleştirdiğinizi düşünün. Eski çorba konserve kutusunu sabit diskinizin üzerine koyduğunuzu ve sürücünün içine ittiğinizi hayal edin. Konserve kutusu bir tarafı böler ve her plağın diğer tarafını kesip çıkarır. Konserve kutusu tarafından kopyalanan her daire track adı verilen ve sürücüde bilgilerin saklandığı yerdir. Her plağın iki yanı da on binlerce track içerir. Oldukça çok sayıdaki özel track ler sürücü geometrisinin direk olarak bir parçası değildir. Bizim ilgimiz sadece sürücü yoluyla bütün yolu giden aynı çaptaki track lerin oluşturduğu gruplarıdır. Aynı çaptaki track lerin her grubuna silindir adı verilir. Bir silindirden fazlası var! Normal bir sabit disk binlerce silindir içerir. Her Track in Bölümleri
Şimdi de sabit sürücüyü doğum günü pastası gibi kestiğinizi ve bütün parçaları on binlerce küçük dilimlere böldüğünüzü düşünün. Her dilime "bölüm" (sector) adı verilir ve her bölüm bilginin 512 baytlık kısmını depolar. Bölümlerin geometrisini ele aldığımızda dilimleri kapsadığını da unutmayalım.
Bölüm, sabit sürücülerin evrensel atomudur. Bilgiyi bölümden daha küçük bir şeye bölemezsiniz. Bölümler önemli olmasına rağmen bölümlerin sayıları bir geometri kriteri değildir. Geometri değeri "her parça için bölüm" adı verilir (bölüm/parça veya sector/track). Bölüm/parça değeri, her parçadaki bölüm (sector) sayısını tanımlar. Üç Büyük Silindir, baş ve bölüm/parça, sabit diskin geometrisini tanımlamak için birleşir. Çoğu durumlarda bu üç önemli değerden CHS (Cylinders, Heads, Sectors / Silindirler, Başlar, Bölümler) olarak da söz edilir. Bu üç değerin önemi, bilgisayarın BIOS sürücünün geometrisini ve sürücüyle nasıl iletişim kuracağını bilmesinde yatar. Eski günlere gittiğimizde bir teknisyenin bu değerleri CMOS kurma programına elle girmesi gerekirdi. Bugün her sabit sürücü CHS bilgisini BIOS a otomatik olarak göndermeyi sağlayan elektronik bir program içerir. "Autodetection" (otomatik bulma/tanıma) adı verilen bölümde bunu daha sonra göreceksiniz. Diğer iki alan olan, "silindir yazma" ve "bitiş bölgesi"nin bugünün bilgisayarları ile alakası yoktur; ama bu terimler hala aralara serpiştirilir ve birkaç CMOS kurulumunda onları desteklemek için kullanılır. Bu da teknoloji bölümünün başka bir klasik örneğidir. Şimdi de bu iki alanı inceleyelim. Silindir Yazma İlk sabit diskin içindeki birimin (alanın bölümün) dışındaki birimlerden daha küçük olmasıyla ilgili gerçek bir problemi vardı. Bunu ele alacak olursak eski bir sürücü bilgiyi belli bir silindire alır almaz biraz daha uzağa yazabilir. Buna silindire silindir yazma adı verilir ve bilgisayar hangi silindirin bilgiyi daha geniş bölümlere koyacağını bilmek zorundadır. Sabit sürücülerin artık modası geçmiş yazma programıyla ilgili problemi yoktur.
Bitiş Bölümü Step motorlu eski sabit sürücüler için, bitiş bölümü adında, okuma/yazma başlarını koyabileceği kullanılmayan bir silindir dizayn edilmiştir. Daha önce de söz ettiğimiz gibi eski step motorlu sabit sürücünün kazara hasarı önlemek için hareket ettirilmeden önce okuma/yazma başlarını sabitlemesi gerekiyordu. Bugünün voice coil sürücüleri bilgi aktarımı olmadığında otomatik olarak okuma/yazma başlarını bitiş bölümüne kendileri sabitlerler. Sonuç olarak BIOS artık bitiş bölümü geometrisine ihtiyaç duymaz. ATA Sürücüler ve İlk Yıllar Yıllarca sabit sürücüler için birçok arayüz ST-506 ve ESDI gibi isimlerle yapıldı. Bu kısaltmaların neye karşılık geldiğini hakkında hiç telaşlanmayın; ne CompTIA+ sertifika sınavları ne de bilgisayar dünyası bu tarih öncesi birimlerle ilgilenmemektedir. 1990 larda, şu anda da sabit disk piyasasını tekelleştiren ATA adı verilen birim ortaya çıktı. ATA sabit diskleri IDE (Integrated Drive Electronics / Tümleşik Elektronik Sürücü) olarak da bilinir. ATA dışında sadece bir diğer arayüz türü olan, kısmen popüler SCSI (small computer system interface / küçük bilgisayar sistemi arayüzü) sabit diskler söz konusudur. ATA sürücülerinin temelde iki türü vardır. İlki paralel ATA (PATA) sürücüleridir. Bilgileri 80 ya da 40 hatlı veri kablosuyla paralel olarak aktarır. PATA sürücüleri on yıldan fazla piyasaya hakimdi ama veri akışı için sadece bir kablo kullanarak bilgiyi seri bir şekilde gönderen SATA (seri ATA) sürücüsü PATA nın yerini almaktadır. PATA dan, SATA ya geçiş, ATA da yer alan bir çok değişikliğin sadece bir kısmıdır. Bu değişikliklerin anlamak için ATA standartlarının daha eski günlerine uzanacağız. ATA 1 IBM 1980 lerin başında 80286 destekli IBM PC AT yi çıkardığında sabit sürücüler için BIOS desteği sunan ilk bilgisayarı tanıtmış oldu. BIOS lar iki fiziksel sürücü destekliyordu ve her bir sürücü zamanının 10 MB VE 5 MB lık sabit disklerinden çok daha büyük olan 504 MB a kadar destek sağlayabiliyordu.
Sabit disk bilgisayarın gücünü arttırıyor olsa da o devirde kurulması, yapılandırması ve hata düzeltmesi en zor olan donanım sabit disklerdi. Bu problemlere hitaben, Western Digital ve Compaq yeni bir sabit sürücü geliştirdiler ve Amerikan Ulusal Standartlar Enstitüsü (ANSI) komitesi 1989 un mart ayında ATA yı onaylamadan önce ortaya koydular. ATA nın sürücüsüne tümleşik kontrol birimi ve bir kablo yerleştirildi. En önemliside ATA, PC deki BIOS AT de olan sürücüyü kullanarak uyum sorununu ortadan kaldırdı. Daha sonra bu ATA sürücülerinin vazgeçilmezi oldu. ATA nın standartlara göre resmi adı bugüne kadar günlük dilde hiç kullanılmadı ama daha sonra sadece PATA olarak SATA sürücülerinden ayrıldı. İlk ATA Sürücüsünün Bağlantıları İlk ATA sürücüleri, sürücüden sabit disk kontrolcüsüne 40 hatlı bir şerit kablo ile bağlanıyordu. Kablonun Pin 1'i gösteren tarafı renkliydi ve sürücünün Pin 1'i kontrolcünün Pin 1'ine bağlanmalıydı. Kontrol birimi, harici veri yolu ile sabit sürücü arasındaki arabulucu rolü oynayan destek sistemidir. Eğer ATA sürücüleri IDE ise, o zaman dahili kontrolcüleri olurdu. Neden anakarta kontrolcü yerleştirildi? Bu tam olarak kullanılmayan terimin örneklerinden biridir ama herkes (anakart ve sabit sürücü yapanlarda dahil) bunu böyle kullanır.
ATA adını verdiğimiz kontrolcü sistem, aslında bilgisayarın geri kalanına bağlantı sağlayan sistemden başka bir şey değildir. BIOS sabit sürücüyle bağlantı kurduğunda, aslında anakarttaki bağlantılarla değil sürücü kartındaki sistemle bağlantı kurmuştur. Ama her ne kadar gerçek kontrolcü sabit sürücüde olsa da, anakarttaki 40 pinlik bağlantıya kontrolcü denir. ATA dünyasında böyle birçok yanlış adlandırma vardır. ATA 1 standardı tek şerit kablodaki tek IDE bağlantısına bağlı ikiden fazla olmayan sürücüyü tanımlar. Çünkü iki sürücüye kadar tek kablo üzerinden bir kontrolcüye bağlanabilir ama kablodaki her sürücüyü belirtmeniz gerekir. ATA standardı iki farklı sürücüye slave (köle) ve master (efendi) isimlerini verir. Sürücülerde küçük işlemlerle master ve slave ayarlaması yapabilirsiniz. Kontrolcüler ana karttadır ve kendilerini 40 pinlik durak olarak gösterirler. PIO VE DMA Türleri Bir sabit sürücü standardı yapıyorsanız, bilgilerin hareket hızını ve işleniş tarzlarını belirlemek zorundasınız. ATA 1 iki tane yöntem belirledi. Birincisi I/O (PIO) adres girişi, ikincisi de direk hafıza girişi (DMA) biçimidir. PIO, BIOS üzerinden sürücüyle bilgi almak ve göndermek için direk bağlantı kuran klasik I/O şemasından başka bir şey değildir. İlk olarak PIO hızının, PIO modları adı verilen üç farklı türü benimsenmiştir: PIO MODE 0: 3,3 MB / saniye PIO MODE 1: 5,2 MB / saniye PIO MODE 2: 8,3 MB / saniye DMA modları, sabit disklerin RAM ile eski DMA komutlarını kullanarak haberleşmesini sağlayacak yöntemler tanımlamışlardır. Bu yöntemler ATA geliştirenler tarafından single word (tek kelime) DMA olarak adlandırılmıştır. Eski nesil DMA yavaş olduğu için üç single word DMA modu da yavaş olmuştur. Tek kelime DMA mod 0: 2,1 MB / saniye Tek kelime DMA mod 1: 4,2 MB / saniye Tek kelime DMA mod 2: 8,3 MB / saniye Bir bilgisayar başlatıldığında BIOS sürücüye hangi modları kullandığını sorar ve daha sonra otomatik olarak en hızlı moda uyum sağlar.
ATA 2 Sürücüler 1990 da piyasa ATA 2 adı verilen ATA standardı bir dizi yenilik getirdi. Birçok insan bu yeni özelliklere EIDE (Enhanced IDE / Geliştirilmiş IDE) adını verdi. EIDE aslında Western Digital tarafından üretilen pazarlama teriminden başka bir şey değildir. Ama o günkü dilde yerini almıştır ve bugün yaygınlığı azalmasına rağmen hala kullanılmaktadır. Sıradan IDE sürücüsü, 1995 e doğru EIDE sürücüsünün bilgisayar dünyasında yer almasıyla birlikte yavaş yavaş ortadan kayboldu. Şekilde sıradan bir EDIE sürücüsünü görülmektedir. ATA 2 yüksek kapasite, sabit disk olmayan aygıtların da desteklenmesi, iki değil en fazla dört ATA aygıtına destek verebilmesi ve fazlasıyla arttırılmış özellikleri içerdiği için ATA standartlarında en önemlisidir. LBA İle Daha Yüksek Kapasite Desteği IBM, IDE standartlarından çok önce AT BIOS u geliştirmişti ve bilgisayarların çoğunda olan BIOS da oydu. IDE nın üreticileri AT BIOS ile aynı komut setini kullanarak çalışan yeni sürücüleri belirledi. Bu yeterlilikle alışıldık CMOS ve BIOS un daha gelişmiş bir sürücüyle bağlantı kurabildiğini görebiliyoruz. Anakartınız ya da sabit disk kontrol birimi yeni bir sabit disk kurduğunuzda hemen devre dışı kalmaz. Maalesef alışıldık BIOS un orijinal AT komut seti bir sabit diske sadece 582 milyon bayt a kadar izin verir. Bir sürücü 63 birim/alan, 16 baş, 1024 silindirden fazla olamaz. Yıllardır bu sorun olmamıştı ama sabit sürücüler 504 MB lık sınırına ulaştıklarında, 504 MB ın geçileceği anlaşıldı. ATA 2 standardı bu sınırı geçmeyi LBA (Local Block Addressing / Yerel Blok Adresleme) ile başardı. LBA ile sabit diskin birim geçişinin gelişmiş türü ile bilgisayarın geometrisine bağlıdır. Birim geçişini anlamak için şöyle bir göz atalım ve daha sonra LBA ya geri dönelim.
504 MB limite ulaşılmadan önce, 1024 silindirlik limit, 16 baş ve 63 birim/alandan ibaret sabit disklerin üretilmesine imkanı sunuyordu. Her iki başın, başka bir plak ve sabit sürücüde sıkıştırmanız gereken başka disk anlamına geldiğini hatırlayınız. En fazla 16 başlı bir sabit sürücü istiyorsanız sürücüde sekiz plağı olan bir sabit diske ihtiyacınız vardır. Hiç kimse bu kadar plak istemez; bu sürücüleri aşırı uzun yapar, sürücüyü çalıştırmak için çok daha fazla güç ister ve çoğu parçası aşırı masraflı olur. Üreticiler daha az başlı ve daha çok silindirli sürücüler üretebilirlerdi ama saçma 1024/16/63 limiti onlara engel oluyordu. Buna ilaveten klasik birim düzenlemesi birçok kullanılır alanı israf etmekteydi. Örnek verecek olursak sürücüdeki birimler dışındaki birimlerden daha kısadır. Dıştaki birimler uzun olmamalıdır ve klasik geometri kurulumu sabit sürücü üreticilerine pek de fırsat vermez. Eğer sabit sürücüler dış alanında daha fazla birimden oluşsaydı daha çok bilgi depolayan bir sabit disk yapabilirlerdi. ATA, iki geometrisi olacak şekilde yapıldı. Fiziksel geometri sürücünün içinde CHS nin gerçek planını belirler. Mantıksal geometri sürücünün CMOS a nasıl göründüğünü tanımlar. Başka bir deyişle BIOS un yapay limitine bölüm basamakları olduğu için IDE sürücüsü CMOS a bağlıdır. Bilgi aktarımı yapıldığında sürücünün merkezdeki devri, mantıksal geometriyi fiziksel geometriye çevirir. Bu işleme geçmişte de günümüzde de birim geçişi adı verilir. İşlemde olan varsayılan birkaç örneğe bakalım. İlk önce Seagate, ST108 adı verilen yeni, hızlı, ucuz bir sabit disk ortaya çıkardı. ST108 sürücüsünü hızlı ve ucuza yapabilmek için Seagate aşağıdaki tabloda gösterilen oldukça tuhaf bir geometri kullandı. Silindir numarasının 1024 ten büyük olduğuna dikkat ediniz. Bu sorunun üstesinden gelmek için IDE sürücüsü gerçek geometrisinden tamamen farklı olan BIOS a bir geometri gönderen bir birim geçişi yaptı. Tabloda gerçek geometri ve ST108 sürücüsünün mantıksal geometrisini göstermektedir. Mantıksal geometrinin BIOS sınırlarının kabul edilirliği içinde olduğuna dikkat ediniz. Birim geçişi sürücünün kapasitesini asla değiştirmez; o sadece BIOS sınırı içindeki geometriyi değiştirir. Seagate ST108 Sürücü Geometrisi ST108 Fiziksel BIOS Limitleri Silindirler 2048 1024 Başlar 2 16 Bölümler/Parça 52 63
Toplam Kapasite 108 MB Sürücüsünün Fiziksel ve Mantıksal Geometrisi Fiziksel Mantıksal Silindirler 2048 512 Başlar 2 8 Bölümler/Parça 52 52 Toplam Kapasite 108 MB LBA ya geri dönersek şimdi de LBA nın gelişmiş birim geçişinin 504MB dan daha büyük sabit sürücüleri nasıl desteklediğini inceleyelim. Örneğin eski Western Digital WD2160, 2.1 GB lık sabit diskini kullanalım. Bu sürücü artık üretilmiyor ama daha küçük CHS değeri LBA yı anlamamızı kolaylaştıracaktır. Tablo aygıtın fiziksel ve mantıksal geometrisini göstermektedir. Western Digital WD2160 Fiziksel ve Mantıksal Geometrisi Fiziksel Mantıksal Silindirler 16.384 1.024 Başlar 4 64 Bölümler/Parça 63 63 Toplam Kapasite 2.1 GB Birim geçişinde bile başların sayısının, olması gereken 16 dan daha fazla olduğuna önem verelim. Bu yüzden LBA nın mantığı burada devreye girer. WD2160 nın LBA yeteneği vardır. BIOS un da LBA yeteneği olduğunu varsayarsak olay burada çözülür. Bilgisayar başlatıldığında BIOS sürücüye LBA yı çalıştırıp çalıştıramayacağını sorar. Eğer yanıt evet ise BIOS ve sürücü birbirleriyle bağlantı yolunu değiştirmek için birlikte çalışır. Onlar bunu 256 lık başı kullanmak için orijinal AT BIOS daki kullanılmayan komutlarla çelişmeden yaparlar. LBA sürücüye 8.4 GB lık bir destek sağlar. 1990 lara gidersek 8.4 GB bir zaman kullanılan sürücülerden yüzlerce kere daha
büyüktür. Daha sonra ATA standardı, BIOS u bugünün devasa sürücülerine yetiştirdi. Artık Sadece Sabit Disk Değil: ATAPI ATA 2, ATA alanına ATAPI adı verilen sabit disk olmayan CD-ROM ve teyp gibi aygıtların bilgisayara ATA kontrolcüsü ile bağlanabilmesini sağlayan bir uzantı ekledi. ATAPI sürücülerinin ATA sürücüleri gibi master/slave terimleri ve aynı 40 pinlik arayüzü vardır. Şekilde bir ATAPI CD -RW nin anakarta bağlantısı gösterilmektedir. Sabit disk ve ATA kontrol birimine bağlı diğer sürücü çeşitlerinin arasındaki anahtar fark sürücünün BIOS u nasıl desteklediğidir. Sabit diskler onu BIOS sistemiyle alırlar ama sabit disk olmayanlar işletim sistemine yüklenecek yazılımsal sürücülere ihtiyaç duyarlar. ATA 2 İle Daha Çok Sürücü Desteği ATA 2, desteklenen sürücü sayısını ikiden dörde çıkaran ikinci bir kontrolcü için destek sağlar. Her iki kontrolcü güç ve kapasite bakımından eşittir. Şekilde IDE1 olarak işaretlenen ana kontrolcü ve ikinci olarak işaretlenen IDE2 yi göstermektedir. Klasik ana karta yaklaştık.
Yükseltilmiş Hız ATA 2, iki yeni PIO türünü ve eski DMA nın önemli bir gelişimi olan multi word (çok sözcüklü) DMA adı verilen yeni bir türünü tanımlar. Teknik olarak multi word DMA, hala eski tarz bir DMA dır ama daha etkili bir yolla çalışır bu yüzden daha hızlıdır. PIO mod 3: 11,1 MB / saniye PIO mod 4: 16,6 MB / saniye Multi-word DMA mod 0: 4,2 MB / saniye Multi-word DMA mod 0: 13,3 MB / saniye Multi-word DMA mod 0: 16,6 MB / saniye ATA 2 Sonrası Gelişim Süreci ATA 3 ATA 3, ATA 2 den kısa bir süre sonra geldi ve S.M.A.R.T., yani "kendi kendine görüntüleyebilme, analiz ve raporlama teknolojisi" (self-monitoring, analysis, and reporting technology) adında yeni bir özellik getirdi. S.M.A.R.T. sabit diskin mekanik ekipmanını görüntüleyerek, aygıtın ne zaman çökebileceğini kestirmeye yardımcı olmaktadır. S.M.A.R.T. özelleşmiş sunucu sistemleri için son derece güzel bir fikir ve oldukça da populer ancak karmaşıktır. Bunların bir sonucu olarak, sadece
bazı uygulamalar sabit diskinizdeki S.M.A.R.T. verisini okuyabilmektedir. En iyi kaynak sabit disk üreticileridir. Her sabit disk üreticisinin ücretsiz (ve genellikle sadece kendi aygıtları için çalışan) bir teşhis aracı vardır. Bu araç diğer bazı testlerle birlikte S.M.A.R.T. kontrollerini de yapar. Şekilde Western Digital in "Data Lifeguard Tool" programı çalışma anında görünmektedir. Programın yalnızca sabit diskin testi geçip geçemediğini gösterdiğine dikkat ediniz. Şekilde bazı S.M.A.R.T. bilgileri gösterilmektedir. Her ne kadar gerçek S.M.A.R.T. verisinin görüntülenmesi de mümkün olsa da bu genellikle kullanışsız ya da anlamlandırılamazdır. En iyisi üreticinin programına güvenmek ve sağladığı programı kullanmaktır. ATA 4 Büyük bir veri tabanı dosyasını sabit disk üzerinde açmış olan herkes, hızlı bir sabit diskin daha iyi bir sabit disk olduğu konusunda hem fikirdir. ATA 4, Ultra DMA adında yeni bir DMA teknolojisi getirdi ki bu günümüzde sabit disk bilgisayar haberleşmesinin birincil yoludur. Ultra DMA, DMA bus mastering kullanarak PIO ve eski tarz DMA ile ulaşılabilecek hızlardan çok daha yüksek hızlara çıkabilmektedir. ATA 4 üç "Ultra DMA" modu tanımlar: Ultra DMA mod 0: 16,7 MB / saniye Ultra DMA mod 1: 25 MB / saniye Ultra DMA mod 2: 33,3 MB / saniye INT 13 Genişlemeleri (Extensions) İşte size ilginç bir etmen. Orijinal ATA 1 standardı 137 GB a kadar sabit diskleri desteklemekteydi. 504 MB sınır limitinin nedeni ATA standardı değildi. Bu limitin nedeni ATA standardının eski AT BIOS kullanıyor olması ve BIOS idi. LBA aracılığıyla sabit disk BIOS a yalan söyleyerek desteklenen kapasiteyi 8.4 GB a çıkartmıştır. Ancak zamanla sabit diskler LBA sınırına yaklaştılar ve bir çözüm bulunması zamanı geldi. T13 ahalisi "Bu bizim sorunumuz değil! Bu antik BIOS problemi. BIOS üreticileri BIOS u düzeltmeliler." dedi ve onlarda yaptı. 1994 yılında, Phoenix Technologies (BIOS üreticisi) Interrupt 13 (INT 13) extensions (kesme 13 genişlemeleri) adında yeni bir BIOS komut setini çıkardılar. INT 13 genişlemeleri 8.4 GB sınırını CHS değerlerini tamamen görmezden gelerek ve onun yerine LBA yı adreslenebilir sektörler akımı (stream) ile besleyerek aştılar. INT 13 genişleme sistemine sahip bir sistem 137 GB a kadar sürücüleri destekleyebilir. Bilgisayar sektörü bu yeniliği kısa
sürede benimsedi. 2000-2001 den sonraki bütün sistemlerde INT 13 genişlemesi kullanılmaktadır. ATA 5 Ultra DMA çok başarılı olunca ATA, ATA 5 ile iki yeni daha hızlı Ultra DMA modu daha geliştirdi. Ultra DMA mod 3: 44,4 MB / saniye Ultra DMA mod 4: 66,6 MB / saniye Ultra DMA 4 ve 5 modu çok hızlı çalıştığı için ATA 5 standartı bu hızları destekleyebilmek için yeni bir şerit kablo tipi tanımladı. Bu 80 hatlı (wire) kabloda hala 40 pin bulunmaktaydı. 40 normal hatta ek olarak 40 hat toprak olarak görev yaparak kablonun yüksek hızlı sinyallerdeki performansını arttırmaktaydı. 80 hatlı kabloda da, 40 pinli şerit kablodaki gibi bir tarafta bulunan renkli bir şerit bağlantıların doğru yapılmasını kolaylaştırmak amacıyla bulunmaktaydı. Bu renkli şerit kontrol birimine ve sabit diskteki pin 1 bağlantı noktasına gelecek şekilde bağlanmaktadır. Önceki ATA versiyonlarında, farklı sürücülerin şerit kablonun neresinde bulunduklarının bir önemi yoktu ancak ATA 5 standardında kontrol biriminin, master (efendi) ve slave (köle) sürücülerin kabloda nereye takılmaları gerektiği belirlenmiştir. Hatta bu bağlantı noktalarının farklı standart renkleri de vardır. Şekildeki ATA/66 kablosuna bakınız. En solda bulunan mavi renkli bağlantı noktası kontrol birimine takılan kısımdır. Orta bulunan bağlayıcı gri renklidir ve slave sürücü içindir. En sağdaki siyah bağlayıcı master sürücü içindir. Bütün ATA/66 kontrol birimi bağlayıcıları, birimin bir ATA/66 kontrol birimi olduğunun açıkça anlaşılması için mavi renktedir. ATA/66 eski sistemlerle uyumludur. Bu sayede sorunsuz bir şekilde daha eski bir sürücüyü rahatlıkla ATA/66 kablo ve kontrol birimine bağlayabilirsiniz. Bir ATA/66 sürücüyü daha eski bir kontrol birimine bağlarsanız yine çalışacaktır. Sadece ATA/66 modunda olmayacaktır. Yapılabilecek tek riskli davranış bir ATA/66 kontrol birimi ve sürücüsünü ATA/66 olmayan bir kablo ile kullanmaktır. Böylesi bir hareket kesinlikle hoş olmayan veri kayıplarına yol açacaktır. ATA 6