Bellek nedir? Harddisk nedir ? Nasıl çalışırlar ?

Bellek

Hafızalar

Bilgisayarda çalışmakta olan bir programa ait komutlar ve veriler ile
daha sonra kullanılacak olan sonuç işlemleri hafızalarda saklanır.

İşlemci ihtiyaç duyduğu komutu ilk önce L1 cache hafızada arar. Eğer
işlemcinin aradığı komut burada yoksa L2 cache hafızaya bakılır. Eğer
burada da yoksa sırayla, RAM ve HDD üzerindeki sanal hafıza üzerinde
arar. L1 cache hafıza bunlar içerisinde en hızlı olanıdır ve genellikle
işlemcinin üzerine imal edilir. L2 cache hafıza ise L1 e göre daha
yavaş olmasına rağmen gene de hızı çok yüksektir. Bir kısım
işlemcilerde (Celeronların ilk nesillerinde olduğu gibi) L2 cache
hafıza bulmayabilmektedir. Bu durumda L1 cache hafızaya sığmayan
komutlar L2 olmadığı için direkt olarak daha yavaş olan RAM a
yazılmakta ve işlemcinin performansı düşmektedir. L2 cache hafıza
genelde işlemcinin yakınındaki yüksek hızlı hafıza çiplerinden oluşur.

RAM
Günümüz bilgisayarlarında hem okunabilen hem de yazılabilen RAM (Read
Acces Memory – Rastgele Erişimli Hafıza)’ler kullanılır. RAM’ler
birbirinden bağımsız hafıza hücrelerinden oluşur. Her hücrenin çift
yönlü bir çıkışı vardır. Bu çıkış veri yoluna, veri yolu da işlemciye
bağlanır ve işlemci ile RAM arasındaki bilgi alışverişi yapılır. Bu
adresleme yöntemi ile RAM’deki herhangi bir hafıza hücresine
istenildiği anda diğerlerinden bağımsız olarak ulaşılır. Rastgele
erişim ifadesi buradan gelmektedir.

RAM’lerde bilgiye erişim hızı nanosaniyeler ile ifade edilir. Bu hız
ortalama 50-60ns arasındadır. Fakat günümüzde kullanılan RAM’lerde bu
hız 8ns ye kadar düşmüştür.

RAM’lerin kapasiteleri 16K’dan başlayıp 512MB’a kadar çıkmaktadır. Günümüz PC’lerinde ortalama 64MB RAM kullanılmaktadır.

DRAM (Dinamik RAM)
DRAM daha çok kişisel bilgisayarlarda kullanılan bir hafıza türüdür.

DRAM’lerde verilerin saklanması için üzerinde enerji depolayan
kondansatörler kullanılır. Fakat bu kondansatörler zamanla (çok kısa
zamanda) üzerlerindeki enerjiyi kaybederler. Dolayısıyla enerji varken
1 durumunda olan hücre enerji boşalınca 0’a döner. Bu durumda bir
transistörün açılıp kapanması suretiyle sürekli olarak bu enerjinin
tazelenmesi gerekmektedir. Dinamik ifadesi buradan gelmektedir.


SRAM (Statik RAM)
SRAM ’lerde DRAM’lerde olduğu gibi kondansatörler kullanılmaz. Bunun
yerine her hücre için altı adete varan transistör kullanılır. Bu
RAM’lerde bilgiler yüklendikten sonra sabit kalır. Sürekli enerji
tazelemesi gerekmemektedir. Bu tip hafızalar daha pahalıdır. Bu yüzden
kişisel bilgisayarlarda fazla tercih edilmemektedir.

EDRAM (Enhanced DRAM)
Geliştirilmiş DRAM’ler L2 cache hafızada kullanılır. 35 ns. DRAM
içerisine 256 bayt 15 ns. SRAM eklenmesi suretiyle oluşturulmuştur.
EDRAM aynı zamanda SRAM bölgeleri, verileri, yavaş olan DRAM
bloklarından toplayabildiklerinden hız kazanır. Veri istendiğinde yavaş
olan DRAM 128 bitlik bütün bir bloğu hızlı olan SRAM’ gönderir.

EDO RAM
Anakart ya da video kartında ana hafıza olarak kullanılan EDO RAM ile
CPU-hafıza bant genişliği saniyede 100 MB’dan 200 MB’a çıkarılmıştır.
EDO RAM’ler Pentium işlemcili anakartlarda kullanılmıştır. Pentium
II’ler ile EDO RAM’ler yerini SDRAM’lere bırakmıştır

SDRAM (Senkronize DRAM)
İşlemcilerin hızlanması ile birlikte bu işlemcilerin maksimum seviyede
işlem görebilmeleri için yüksek hızlı RAM’lere ihtiyaç duyulmuştur.
SDRAM’le birlikte işlemci ve RAM birbirine aynı saat hızında
kilitlenirler. Böylece işlemci ve RAM aynı saat hızında senkronize
olarak çalışmaktadır.

Günümüzde kullanılmakta olan 66 MHz., 100 MHz, ve 133 MHz. SDRAM’ler
vardır. Tercih edeceğiniz SDRAM tipi, işlemcinin kullandığı veri yolu
saat hızı ile aynı olmalıdır. Yani 100 MHz. veri yolu kullanıyorsanız.
PC 100 SDRAM kullanmanızda fayda vardır.
SGRAM (Senkronize Grafik RAM)
Video adaptörleri ve grafik hızlandırıcılarda kullanılan bir tür DRAM türüdür.

SGRAM’de SDRAM gibi 100 MH’e kadar CPU saat hızına kendini senkronize
edebilir. Bununla birlikte yoğun grafik işlemleri için bant genişliğini
artırmak amacıyla gizli yazma ve blok yazma gibi bazı teknikleri
kullanır.

RDRAM
Kısaca RIMM olarak adlandırılan bu RAM, 100 MHz sınırını aşarak 400
MHz’e kadar hızlı bir performans sağlamaktadır. Bu RAM çeşidi i810E ve
i820 chipsetlerle uyumlu olarak çalışmaktadır.

Bir Rambus DRAM, SDRAM’den çok daha yüksek bir performans sunar.

VRAM (Video RAM)
Video adaptörlerinin kullandığı özel amaçlı hafızalardır. Klasik RAM’in
aksine, VRAM iki farklı aygıta eş zamanlı olarak bağlanabilir. Bu durum
bir monitörün ekran güncellemesi için VRAM’a erişirken bir grafik
işlemcinin de aynı zamanda yeni veriler sunmasına imkan verir. VRAM’ler
DRAM’lerden daha pahalıdır ve daha iyi grafik performansı verirler.
ECC (Error Correction Code)
Bilindiği gibi bilgisayardaki bilgiler 1 ve 0’lardan oluşmaktadır. Bu
değerler bazen ortam hataları, elektronik parazitler veya kötü
bağlantılar gibi sebeplerden değişebilmektedir. Mesela 1 değeri 0’a
dönüşebilir. Bu durum karşısında hatayı düzeltmek için ECC parite biti
kullanılır

Sabit Disk (Hard Disk) Nedir?


Sistem bellekleri (RAM) sakladıkları bilgileri PC’nizi kapattığınızda
saklayamaz. Sistem belleklerinin bu özelliğinden dolayı güç
kullanmadığı halde veri saklayabilecek donanımlara ihtiyacı vardır.
İşte bu ihtiyacı sistemde sabit disk sürücüler karşılar. Sabit diskler
bilgisayarınızı açtığınızda işletim sistemini ve diğer yazılımları
sistem belleğine yükler ve kalıcı olarak saklamaya karar verdiğiniz
bilgileri PC’niz kapalı bile olsa korumaya devam eder. Sabit diskler
saklanması gereken verileri disk üzerinde manyetik değişim
gerçekleştirerek yazarlar. Sabit diskleri incelerken mekanik kısım ve
hareketli parça içermeyen elektronik kısım olarak ele almak yerinde
olur. Hareketli parçalar sabit disk sürücülerinin çalışmasını
engelleyen toz ve diğer etkenlerden korumak amacıyla havası izole
edilmiş bir bölme içinde yer alır. Sabit disk sürücülerindeki hareketli
parçalar mil, manyetik diskler, okuyucu/yazıcı kafalar, kafaların
yerleştirildiği kollar ve kollara hareket veren sistemdir. Verilerin
yazıldığı kısım ise disklerdir. Disklerin üzerine yazılan verinin
yoğunluğu sabit disklerin veri saklama kapasitesini performansını
olumlu yönde etkiler. Disklerin en önemli bölümleri diski oluşturan
sert alt tabaka ve üstteki manyetik tabakadır. Bu önemli tabaka için
üretici firmalar sabit disk tasarımlarında çeşitli materyaller
kullanırlar.
Disk yüzeyindeki pürüzsüz düz tabaka için eski sabit disk sürücülerinde
manyetik oksit kullanılırdı. Manyetik oksit şu an kullanılan ince
manyetik film tabakasına göre daha kalın ve çabuk bozulan bir
tabakaydı. Günümüzde ısıya dirençli ve daha ince disklerin
yapılabilmesine imkan veren özellikleri açısından cam esaslı diskler
alüminyum olanlara alternatif oluşturuyor. Artık manyetik tabakasının
yerini filmsi ince manyetik tabakalar almış durumda. Sabit disk
sürücülerinin en hassas mekanizmalarından birini kafaların diski
çizmeden çok yakın biçimde okuma ve yazma yapabilmesi teşkil eder.
Diskler mil üzerinde yüksek hızda dönmeye başladığında kaydırıcıların
altından geçen hava akımı okutucu/yazıcı kafaların disklere sürtmeden
havada asılı kalmasını sağlarlar. Disklerin üzerindeki manyetik yüzeye
neredeyse değecek biçimde duran okuyucu/yazıcı kafa ile manyetik yüzey
arasındaki mesafe günümüz sabit disk sürücülerinde 0.07 mm’den bile
daha azdır. Kafaları disk üzerinde okunacak yada yazılacak bölgeye
götüren ve çok hızlı çalışan kısım ise ‘Actuator’ adındaki kısımdır.
Kafalar kaydırıcılara ve kaydırıcılar da kollara bağlı olmak üzere
birlikte Actuator’a bağlıdırlar. Hoparlörlerdeki ses üreten manyetik
bobine çok benzer biçimde çalışan Actuator adeta ses üreten bir bobin
kadar hızlı biçimde kafaları diskler üzerinde içeri ve dışarı yönde
hareket ettirir.
Hızla dönen diskler üzerinde okuyucu/yazıcı kafalar, mantık yani kontrol ünitesinden gelen sinyallere göre hareket ederler.
Mantık ünitesi yani elektronik kısım bilgisayarla sabit disk arasındaki
veri alışverişini ve hareketli parçaların kontrolü görevini yürütür.

Hard diskin Çalışma Prensipleri



Verilerimizi kalıcı olarak saklamak için kullanılan bir saklama
birimidir. Sabit disk döner bir mil üzerine sıralanmış, metal veya
plastikten yapılma ve üzeri manyetik bir tabaka ile kaplı plakalar ve
bu plakaların alt ve üst kısımlarında yerleşen okuma/yazma kafalarından
oluşur. Veriler sabit diskteki bu manyetik tabakalar üzerine
kaydedilir. Verilerin kaydedilmesinde mıknatıslanma mantığı kullanılır.
Mıknatısın iki kutbu dijital olarak 1 ve 0 ‘ı temsil eder. Verilerimiz
böylece küçük mıknatıslar halinde bu manyetik ortamlara yazılırlar. Bu
manyetik tabakaların üstü dairesel çizgilerle örülüdür. Bunlara iz
(track) denir. Sabit disk’te birden fazla plakalar üst üste
dizilmiştir. Bu plakaların hem alt hem de üst tarafına bilgi
yazılabilir. Herbir plaka üzerinde altlı-üstlü yerleşen ve herbirinin
ortadaki mile uzaklığı aynı olan izlerin oluşturduğu gruba silindir
ismi verilir. Sabit disk üzerinde herbir yüz bir kafa tarafından
okunmaktadır. Bu nedenle kafa ve yüz aynı terime karşılık gelir. İz
yapısını pasta dilimi şeklinde bölünmesiyle oluşan ve sabit disk
üzerinde adreslenebilir en küçük alana denk gelen parçaya ise sektör
(Sector) adı verilir ve bir sektörün barındırabileceği veri miktarı 512
byte uzunluğundadır. Bu sektör, kafa ve izler sabit diskte verinin
adreslenmesi için kullanılırlar. Şuan adreslemede kullanılan iki yöntem
vardır. Bunlardan ilki CHS olarak adlandırılan Cylinder-Head-Sector
konumlarının verilmesi ile 3 boyutlu olarak dosyanın yerinin bulunması
ikincisi ise LBA (Logical Block Adressing – mantıksal kütük
adreslemesi) adı verilen tek boyutlu adresleme yöntemidir. Günümüzde
kullanılan iki tip sabit disk arabirimi vardır. Bunlar IDE ve SCSI’dir.



IDE

IDE (Integrated Drive Electronics) bilgisayarın anakartındaki veri yolu
ile depolama aygıtları arasında kullanılan standart bir elektronik
arabirimdir. IDE IBM’in 16 bitlik ISA yol sistemi tabanlıdır ama ayrıca
diğer yol standartlarını kullanan yol sistemlerinde de
kullanılabilir.Günümüzde satılan birçok bilgisayar IDE’nin gelişmiş
versiyonu olan EIDE’yi (Enhanced IDE) kullanır. IDE kasım,1990’da ANSI
tarafından bir standart olarak benimsendi. IDE’nin ANSI ismi ATA’dir
(Advanced Technology Atachment). Normal şartlar bir IDE arabirim ile
iki tane sabit diskin çalıştırılması mümkündür: Ancak iki entegre
denetleyicisinin birinci pozisyonda olmak istemesini engellemek
gerekir. Bunu yapmak için sürücülerden biri ana sürücü (Master Drive)
diğeri de bağımlı sürücü (Slave Drive)’dır. Bu disk işlemlerinde açık
bir hiyerarşi oluşturur. IDE’nin deenetleyici teknolojisinin artan
isteklerine cevap vermekte yetersiz kalması nedeni ile EIDE’nin ortaya
çıkmıştır. IDE denetleyicisinin üç temel sorunu vardı. 528 MB'’lık
depolama üst sınırı vardı. Yani 528 MB’ın üstündeki diskler IDElerle
kullanılamazlar. En çok iki disk desteği vardı. Yalnızca iki disk
kullanılabilmekte idi. Ve CD-ROM gibi çevre birimlerine destek
vermemekte idi. EIDE ile birlikte her bir disk için 8.4 GB’lık disk
desteği vardır. Günümüzde bu sınır daha da üste çekilmiştir. 128 GB’a
kadar diskler desteklenebilir. 4 tane IDE diski ve CD-ROM
kullanılabilir. Bunun için de IDE1 ve IDE2 olarak iki tane arabirim
konnektörü kullanılır. Birincil olana Primary ikincil olana da
Secondary ismi verilir. Bir konnektörde iki tane disk ve benzeri aygıt
kullanılabilir. Bunlar birbirinden Master ve slave olarak biribirinden
ayrılır. Böylece bilgisayara takılan disk ve benzeri birimler Primary
master, Primary Slave, Secondary Master ve Secondary Slave olarak
isimlendirilir. Hiyerarşik düzünde aynen bu şekildedir. EIDE’lerle
birlikte Ultra DMA kavramı ile karşılaşmaktayız. Ultra DMA bilgisayarın
veriyi sabit diskten bilgisayarın veri yolları ile anabelleğe
göndermede kullanılan bir protokoldür. ULTRA DMA/33 protokolü verileri
çoğuşma modunda ve 33.3 MBps (Megabayt/saniye) hızında transfer eder.
Bu bir önceki DMA arabiriminin iki katı kadar daha hızlıdır.Ultra DMA
Sabit disk üreticisi olan QUANTUM ve chipset üreticisi olan INTEL
tarafından geliştirildi. Bilgisayarınızın Ultra DMA’yı desteklemesi
demek bilgisayarınızın daha hızlı açılması, yeni uygulamaları daha
hızlı çalıştırması anlamına gelir. Ultra DMA 40 pinlik bir IDE
arabirimi kablosu kullanır. Ultra DMA/33’den sonra Ultra DMA/66 çıktı.
Ultra DMA/66 verilerin 66 MBps hızında iletilmesini sağlar. Bu bir
önceki Ultra DMA moduna göre iki kat hızlıdır. Ultra DMA/66 80 pinlik
IDE kablosu kullanılır. Ultra DMA’nın çoğuşma modunu desteklediği
söylenmişti. Çoğuşma modu verilerin normalinden daha hızlı gönderildiği
bir veri gönderme kipidir. Çoğuşma kipini gerçekleştiren birçok teknik
bulunmaktadır. Veri yolunda, Örneğin çoğuşma modu, bir aygıtın yolun
kontrolünü ele almasını ve diğer aygıtların bunu kesmemesini sağlayarak
gerçekleştirilir. RAM’de ise Çoğuşma modu bir sonraki hafıza birimi
kendisine ihtiyaç duyulmadan getirilerek yapılır. Bu disk cachlerinde
kullanılan tekniğin aynısıdır. Böylece veriler daha hızlı iletilirler.



Bütün çoğuşma modlarının sahip olduğu bir karakteristik geçici ve
güçlendirilemeyen olmasıdır. Sınırlı zaman dilimlerinde ve özel
şartlarda normalden daha hızlı veri transferi sağlarlar.



SCSI



Small computer System Interface’in kısaltılmış şeklidir. SCSI arabirimi
seri ve paralel portlardan daha hızlı veri transfer oranı sağlar.
(saniyede 80 Megabyte veri iletimi sağlayabilir). SCSI arabirimlere
diskin dışında yazıcı, CD-ROM gibi çeşitli aygıtlar bağlanabilir. Bu
yüzden SCSI basit bir arabirimden çok bir giriş/çıkış yoludur. SCSI
arabirimi bir ANSI standardı olmasına rağmen çeşitli varyasyonları
bulunmaktadır. Bu yüzden İki SCSI arabirimi birbiri ile uyumlu
olmayabilir. Günümüzde kullanılan SCSI arabirimleri aşağıdadır.



SCSI-1 : 8 bitlik bir yol kullanır ve 4 MBps lik bir veri transfer hızını destekler.



SCSI-2 : SCSI-1 ile aynıdır, fakat 50 pinlik konnektörler kullanırlar. ve birden fazla aygıtın bağlanmasına izin verirler.



Wide SCSI : 16 bitlik veri transferini desteklemek için daha geniş bir kablo kullanırlar.



Fast SCSI : 8 bitlik yol kullanırlar, fakat 10 MBps’lik veri transferini desteklemek için saat hızını ikiye katlarlar.



Fast wide SCSI : 16 bitlik yol kullanır ve 20 Mbpslik veri transfer hızını destekler.



Ultra SCSI : 8-bitlik yol kullanır ve 20 MBps’li veri transfer hızını destekler.



SCSI-3: 16 bitlik yol kullanır ve 40 MBps’lik veri transfer hızını destekler. Ayrıca Ultra Wide SCSI de denir.



Ultra2 SCSI: 8 bitlik yol kullanır ve 40 MBps’lik veri transfer hızını destekler.



Wide Ultra2 SCSI: 16 bitlik bir yol kullanır ve 80 MBps’lik veri transfer hızını destekler.



SCSI aygıtların dürümlerine göre 15 aygıta kadar sisteme bağlayabilir.
SCSI’ler IDE arabirimlerinden farklı olarak rasgele erişim yöntemini
kullanırlar. IDE’ler ise sıralı erişim yöntemini kullanırlar. SCSI
arabirimleri IDE’lerden daha hızlıdırlar. Ancak daha da pahalıdırlar.
Dünya piyasının yaklaşık %10’unda varlar. IDE’ler ise ucuz olmaları ve
artık anakart üzerinde tümleşik olarak gelmeleri sebebi ile daha fazla
tercih edilmiştir. Bir sabit diskin kapasitesi şu şekilde hesaplanır.



Silindir sayısı*Sektör Sayısı*kafa sayısı*512’dir



1024 silindir, 256 kafa ve 63 sektör parametrelerine sahip bir sabit
diskin kapasitesi: 1024*256*63*512=845571864 Byte’dır. Bu da yaklaşık
8.4 Gigabyte’dır. Sabit diskler ile gelen önemli bir kavram da
partisyon kavramıdır. Partisyon kabaca diskin üzerinde oluşturulmuş
bölümlerdir. Bir diskte sadece bir partisyon olabileceği gibi birden
fazla da partisyon olabilir. Bir partisyon hangi amaç ile oluşturulmuş
olursa olsun o partisyona ulaşım yapacak işletim sistemine uygun bir
dosya sistemi ile biçimlendirilmelidir. Bu genellikle işletim
sisteminin sorunudur ve işletim sistemi birden fazla dosya sistemini
destekleyebilir. Partisyonların isimlendirilmesine gelince ilk olarak
primary master konumundaki partisyon c’den itibaren isim almaya başlar.
Sonra master diskinizde birden fazla partisyon var ise onlar
isimlendirilmeye başlar. Örneğin Primary master’daki disk ikiye
bölünmüş ise birincisi C: ikincisi ise D: ismini alır. Buradaki
bölümleme işlemi mantıksaldır. Eğer, ikinci bir sabit disk var ise bu
disk fiziksel olduğu için D: harfini alır. Mantıksal olarak bölümlenmiş
diskin ikinci bölümü ise E: harfini alır. Dosya sistemlerinde yaygın
olanlarından biraz bahsedelim



FAT



File Allocation Table – Türkçeye çevirmek gerekir ise Dosya Atama
Tablosu.Bu sistemde partisyon herbiri belli miktarda sektör içeren
cluster isimli parçalara ayrılır. Ve hangi dosyaların bu cluster
parçalarından hangilerine yerleştiği, hangi cluster parçalarının boş,
hangilerinin dolu olduğu gibi bilgiler FAT üzerine yazılır. İşletim
sistemi de herhangi bir dosyaya erişim yapmak istediğinde dosyayı
bulmak için FAT üzerine yazılan bu bilgilerden faydalanır. Her ihtimale
karşı sabit disk üzerinde bir kopyası bulundurulur.







FAT16



DOS, Windows3.1 ve OSR2 sürümü öncesi Windows95’in kullandığı dosya
sistemidir. Eski bir dosya sistemi olduğu için birtakım dezavantajları
ve eksiklikleri vardır. Bunlardan bir tanesi kök dizinin (root)
sınırlandırılmış olmasıdır. FAT16 sisteminde açılıştaki primary
partisyona ait root dizini, FAT tablosu ve boot sektörü cluster içinde
yer almazlar ve sayısı belli olan sıralı sektörlerde tutulurlar. Bu
sayının belli olması kök dizinine yapılacak eklentilerin belli bir
sınırı olması sonucunu doğurur. Kısacası altdizin istenildiği kadar
uzatılabilmekle birlikte kök dizinde belli uzunlukta girişle
sınırlandırılmıştır. İkincisi FAT16 dosya sisteminde adresleme 16 bit
olduğundan adreslenebilecek maksimum cluster sayısı 65525’tir ve bu
clusterların boyutu 32 KB olabilir. (aslında cluster sayısı 65536
olmalıdır. Ama bazıları özel amaçlar için tutulur.) bu da bizi FAT16’da
kullanılan bir partisyonun 2 GB’dan daha büyük olmayacağı sonucuna
götürür. Üçüncüsü FAT16 elindeki boş sabit diski ya da partisyon
alanının bir şekilde elindeki clusterlara dağıtmak zorundadır. Bu
nedenle sabit diskin boyutu büyümeye başladıkça cluster’ın boyutu da
büyür. Örneğin 1 MB’lık bir dosya birçok cluster üzerine sıralanıp
yerleşirken 10KB uzunluğundaki tek bir dosya bir cluster’ı kaplar. Bu
durumda özellikle disk boyutu 1-2GB arasında iseFAT16 cluster boyutu 32
KB olacaktır ve cluster üzerinde 10KB’lık dosyadan arta kalan 22 KB’lık
boşluk değerlendirilemeyerek boşa gidecektir. Özellikle çok miktarda
ufak dosya barındıran sabit disklerde bu durum bolca olur.



FAT32



Windows95 OSR2, Windows98, Windows2000 ve Linux tarafından tanınan ve
FAT16’dan daha gelişmiş bir dosya sistemidir. İlk olarak FAT32’de
herhangi bir kök dizin sınırlaması yoktur. İkinci olarak FAT32,
FAT16’daki 16 bitlik adresleme yerine 32 bitlik adresleme kullanır. Bu
da 2 TB’a kadar olan disklerin tanınmasını sağlar. Üçüncü olarak FAT32
cluster boyutunu azaltarak boş alan israfını azaltır.