Disk Yönetimi

 

Hazýrlayan. Þadi Evren ÞEKER

 

Bu yazýnýn amacý bilgisayarýn önemli donaným parçalarýndan birisi olan sabit diskin (hard disk) daha iyi anlaþýlmasýný saðlamaktýr.

 

Aþaðýdaki resimde klasik bir sabit diskin parçalarýnýn isimleri gösterilmiþtir:

 

 

Temel kavramlar:

Kafa (head) : Güncel sabit diskler genelde birden fazla disk içermektedirler. Her diskin üzerine iþlem yapan (okuyan, yazan veya hareket eden) manyetik uca kafa denilir. Güncel disklerin iki yüzü de iþlenebilir olduðu için bir disk için 2 kafa kullanýlýr.

 

Ýz (track) Disk üzerinde kafanýn hareket ettiði ve manyetik olarak iþlenebilen alanlardýr.

 

Silindir (cylinder): Diskler daire þeklinde olduðu için, disk üzerindeki izler çembere benzetilebilir. Birden fazla disk olduðu için ve her disk üzerinde ayný koordinatlara çember olduðu düþünülürse, bu çemberlerin birleþtirilmesi bir silindir görüntüsünde olur. Dolayýsýyla silindir birden fazla diskte ayný yere düþen izler demektir.

 

Sektör (sector) Disk üzerindeki izlerin bölündüðü alt parçalardýr. Bu parçalar sayesinde izler üzerinde bilgi gruplanabilmektedir. Yuvarlak bir pasta (disk) üzerindeki dilimler gibi düþünülebilir.

 

Diskin üzerinde bilgilerin durmasý manyetik alan yönüne göre olur. Örneðin aþaðýdaki resimde saða doðru olan yükleme 1, sola doðru olan yükleme 0 olarak kabul edilmþitir:

 

Blok (Block) Sektör ve izlerin kesiþimidir. Disk üzerindeki en küçük birimdir.

 

Yukarýdaki bilgiler ýþýðýnda aþaðýdaki formüller elde edilebilir:

 

Diskin bir yüzündeki blok sayýsý: diskteki silindir sayýsý * diskteki sektör sayýsý

Disk baþýna blok sayýsý: Diskin bir yüzündeki blok sayýsý * diskin yüz sayýsý

Disk baþýna blok sayýsý: Diskin bir yüzündeki blok sayýsý * disk baþýna kafa sayýsý

Disk baþýna blok sayýsý: diskteki silindir sayýsý * diskteki sektör sayýsý * disk baþýna kafa sayýsý

Toplam blok sayýsý: Silindir sayýsý * disk baþýna kafa sayýsý * sektör sayýsý * disk sayýsý

Toplam blok sayýsý: silindir * kafa * sektör

 

Örnek: 100 silindiri 2 kafasý ve 20 sektörü olan bir diskin kaç bloðu vardýr?

Toplam blok sayýsý: 100 * 2 * 20

Toplam blok sayýsý: 4000 olarak bulunur.

Þayet bir blok boyutu 512 byte olarak kabul edilirse diskin kapasitesi:

4000 * 512 = 2MB olarak bulunur.

 

LBA ( logical block addressing) mantýksal blok adreslemesi:

Disk üzerindeki bloklarýn adreslenmesi için kullanýlýr. Diskte bulunan ilk blok lba0 , ikinci blok lba1 þeklinde adreslenir.

 

CHS (cylinder head sector) Silindir Kafa Sektör

Disk üzerinde bloklarýn adreslenmesi için kullanýlan ikinci yöntemdir. Diskte bulunan ilk blok 0 0 0 þeklinde ikinci blok 0 0 1 þeklinde adreslenir. 3 sayý tutar, silindir, kafa ve sektör bilgisi ayrý ayrý durur.

 

Örnek dönüþüm tablosu:

 

LBA Deðeri

CHS Satýrý

0   

0, 0, 1

1   

0, 0, 2

2   

0, 0, 3

62   

0, 0, 63

63   

0, 1, 1

64   

0, 1, 2

65   

0, 1, 3

125   

0, 1, 63

126   

0, 2, 1

127   

0, 2, 2

188   

0, 2, 63

189   

0, 3, 1

190   

0, 3, 2

16,063   

0, 254, 62

16,064   

0, 254, 63

16,065   

1, 0, 1

16,066   

1, 0, 2

16,127   

1, 0, 63

16,128   

1, 1, 1

16,450,497   

1023, 254, 1

16,450,558   

1023, 254, 62

16,450,559   

1023, 254, 63

 

Yukarýdaki tabloya göre bir disk CHS kullanýlarak en fazla:

 

1024 * 255 * 64 * 512 ( byte)  = 8.4GB olabilir.

 

CHS sistemi MS-DOS ve NT4.0 versiyonu bilgisayarlarda kullanýlan bir sistemdi ancak yukarýda da görüldüðü üzere adreslemedeki yetersizlik yüzünden ilerletilmesi gereken bir sistemdir.

 

ATA sürücülerinde kullanýlan yeni teknoloji sayesinde ECHS (enhanced CHS) silindir sayýsý arttýrýlabilmektedir:

LBA Deðeri

CHS Satýrý

0   

0, 0, 1

1   

0, 0, 2

2   

0, 0, 3

62   

0, 0, 63

945   

0, 15, 1

1007   

0, 15, 63

1008   

1, 0, 1

1070   

1, 0, 63

1071   

1, 1, 1

1133   

1, 1, 63

1134   

1, 2, 1

2015   

1, 15, 63

2016   

2, 0, 1

16,127   

15, 15, 63

16,128   

16, 0, 1

32,255   

31, 15, 63

32,256   

32, 0, 1

16,450,559   

16319, 15, 63

16,514,063   

16382, 15, 63

 

Yukarýdaki dönüþüm tablosunu kullanan bir disk:

16384 * 16* 42 blok iþleyebilmektedir bu deðer de 128 GB alan karþýlýk gelmektedir. ATA-6 standardý ile bu deðer 28 bitlik bilgiden 48 bitlik bilgiye çýkartýlmýþtýr. Dolayýsýyla adreslene bilen bilg 128PB olabilmektedir. 64 bit’e çýkan son adresleme yöntemi ile de bu bilgi 9 tirilyon GB’a kadar çýkabilmektedir. Burada BIOS’un bu adresleme þeklini desteklemesi gerektiði unutulmamalýdýr.

 

Arayüz

Standart CHS

Extended CHS (ECHS) / Large

Logical Block Addressing

Entegre disk kontrolune eklenen basit diskler

Fiziksel geometri

Fiziksel geometri

Fiziksel geometri

BIOS’a entegre edilmiþ disk kontorlu

Mantýksal Geometri

Mantýksal Geometri

Mantýksal Blok Adresleme(LBA)

BIOS’tan iþletim sistemi ve uygulamalara geçiþ ( Int 13h ile)

Mantýksal Geometri

Çevirilmiþ Geometri

Çevirilmiþ Geometri

 

 

IDE (Integrated Drive Electronics) sabit disk baðlantýlarýný (ana kart ile) standartlaþtýrmak için Western Digital firmasý tarafýndan geliþtirilmiþ olan 40 bitlik standarttýr. Daha sonralarý SATA (serial ATA) ile ayýrmak için PATA (paralel ATA) isminde de kullanýlmýþtýr.

EIDE: IDE teknolojisinin adreslemede yetersiz kalmasý üzerine (max. 520mb adreselenebilmekteydi) 8.4 GB’a kadar adresleme yapabilen ve yine western digital firmasý tarafýndan geliþtirilen standarttýr.

 

Yukarýdaki resimde bir ide kablosu ve ana kart üzerindeki baðlantý yuvasý gösterilmiþtir.

 

Standardýn ismi

Diðer ismi

Transfer þekli (MB/s)

Maximum disk boyutu

Diðer yeni özellikler

pre-ATA

IDE

PIO 0

2.1 GB

22-bit logical block addressing (LBA)

ATA-1

ATA, IDE

PIO 0, 1, 2 (3.3, 5.2, 8.3)
Single-word DMA 0, 1, 2 (2.1, 4.2, 8.3)
Multi-word DMA 0 (4.2)

137 GB

28-bit logical block addressing (LBA)

ATA-2

EIDE, Fast ATA,
Fast IDE, Ultra ATA

PIO 3, 4: (11.1, 16.6)
Multi-word DMA 1, 2 (13.3, 16.6)

 

 

ATA-3

EIDE

 

 


S.M.A.R.T., Security

ATA/ATAPI-4

ATA-4, Ultra ATA/33

Ultra DMA 0, 1, 2 (16.7, 25.0, 33.3)
aka UDMA/33

 

AT Attachment Packet Interface (ATAPI), i.e. support for CD-ROM, tape drives etc.,
Optional overlapped and queued command set features,
Host Protected Area (HPA)

ATA/ATAPI-5

ATA-5, Ultra ATA/66

Ultra DMA 3, 4 (44.4, 66.7)
aka UDMA/66

 

80-wire cables

ATA/ATAPI-6

ATA-6, Ultra ATA/100

UDMA 5 (100)
aka UDMA/100

144 PB

48-bit LBA, Device Configuration Overlay (DCO),
Automatic Acoustic Management

ATA/ATAPI-7

ATA-7, Ultra ATA/133

UDMA 6 (133)
aka UDMA/133
SATA/150

 

SATA 1.0, Streaming feature set, long logical/physical sector feature set for non-packet devices

ATA/ATAPI-8

ATA-8

—

 

Hybrid drive featuring non-volatile cache to speed up critical OS files

 

Disk Eriþim Hýzlarý.

 

Diskin üzerindeki bir veriye okumak veya yazmak için eriþilmesi için belirli bir vakit geçmektedir. Bu geçen vakit aþaðýdaki parçalara ayrýlabilir:

 

Rotational Delay (döme gecikmesi)

Diskin ilgili sektörünün kafanýn altýna getirilmesi için disklerin döndürülmesi süresidir.

Ýki türlü olabilir :

Constant Angular Velocity: Sabit Açýsal Hýz. Bu çeþit disklerde açýsal hýz sabittir yani disk her zaman ayný hýzda döner.

Constant Linear Velocity: Sabit Doðrusal Hýz: Bu çeþit disklerde kafanýn okuma hýzýna göre disk hýzý yavaþlayýp artar. Örneðin diskin merkezine yakýn bölgelerinde daha çevre uzunluðu kýsaldýðý için, bu bölgelerden okuma yapýldýðý sýrada doðrusal hýz sabit tutulmak için diskin hýzý azaltýlýr. Veya diskin dýþýna doðru uzunluk arttýðý için diskin hýzý arttýrýlýr.

 

Seek Time: Arama Zamaný

Kafanýn bir track (silindir, iz) üzerine gelmesi için kafanýn hareket etmesi süresidir.

 

Latency Time (eriþim süresi) verinin manyetik ortamdan okunup iþlenecek hale çevrilmesi süresidir.

 

Bir bilginin diskten okunmasý veya yazýlmasý  için Dönme gecikmesi + arama zamaný + latency kadar vakit geçmelidir.