Hard disk (HDD) nedir, nasıl çalışır?Ana bileşenleri nelerdir?

Öncelikle
Hard diskin hangi parçalardan oluştuğuna bakalım.

Hard Diskin arka yüzünde (yeşil veya mavi tonlarda) üzerinde birtakım elektronik parçalar olan ve bilgisayar ile bağlantıyı sağlayan SATA veya IDE son dönemlerde USB çıkışı olan kart bulunur. İngilizce PCB ( Printed Circuid Board ) Türkçe Baskı devre olarak bilinen bu kart ; Hard disk üzerinde küçük bir bilgisayar gibi çalışır.
PCB nin diğer yüzüne baktığımızda birçok elektronik parça  görürüz. Şimdi kısaca bu parçalardan en temel işlev gören parçalara bakalım.
MCU Micro Controller Unit : Mikrokontrol işlemci, merkezi işlemcidir. Okuma işlemi yapılırken  okuma / yazma kafası tarafından  plakalardan okunan analog sinyalleri dijitale, yazma işlemi yapılırken dijital sinyalleri okuma / yazma kafası tarafından yazılmak üzere analog sinyallere çevirir. MCU aynı zamanda tüm işlemleri kontrol eder, SATA , IDE , USB çıkşlardan verilerin alınıp yollanmasını düzenler.

Memory chip : DDR SDRAM tipi çiplerdir. Geçici hafıza ihtiyacını karşılar. Aynı zamanda hard disk ana yazılımlarının saklandığı kalıcı hafıza görevini görür. RAM ve BIOS gibi düşünebiliriz. Bazı hard disklerde bu ayrılmış , RAM ayrı, BIOS ayrı olarak dizayn edilmiştir.  Bazı modellerde, BIOS 2 adet olabilmekte, bazılarında bu BIOS lardan birisi MCU içinde olabilmektedir.

Diğer parçamız Voice Coil Motor controller  VCM :   Plakanın dönmesini ve okuma/ yazma kafasının hareketlerini düzenleyen parçadır.

Hard disk çalışma bilgilerinin ve firmware yazılımının yüklü olduğu flash çip bir diğer parçamız.  Hard diske enerji verildiğinde MCU , flash çipten firmware bilgilerini alır. Ve bu bilgileri kullanarak hard diski tanır ve işlemler bu tanımlama bilgileri ile devam eder. MCU flash çipten bu bilgileri okuyamadığında  ise hard disk çalışmaz.  Flash çip bir nevi hard diskin kimlik kartı gibidir. Bazı PCB kartlarında flash çip bulunmaz.  Bu kartlarda flash çip MCU içine gömülüdür.

Shock Sensor: İsminden anlaşılacağı üzere , darbelere karşı hard diski koruma amaçlı darbe sensörüdür.  Ani darbe hissettiğinde VCM ye okuyucu kafayı güvenli alana alması talimatını yollar.  Darbelere karşı tam güvenlik sağlandığı söylenemez.  Ancak kısmen de olsa hard diskinizi koruyabilecek bir özelliktir.  Bazı hard disklerde 2 adet olabilir.

Diotlar:  Hard diske gelen +5V ve +12V gerilimlerini kontrol eder. Yüksek voltaj gelmesi halinde hard diski korur.  Bazı hard disk arızaları bu diotların yanması şeklinde oluşur.  Bazen bu arıza oluştuğunda , enerji kesilmesinden kaynaklı olarak , okuyucu kafa plaka üzerinde sıkışabilmekte , bazen okuyucu kafa kontrolsüz kaldığından kafa arızasına neden olabilmektedir.  Bu iki durum plakalarin da hasar görmesine neden olarak bir dizi arıza peşpeşe gelmiş olur. Bu kötü senaryo her zaman olmayabilir.

Elektronik kartın üzerindeki parçalara kısaca değindik. Digital Veri Kurtarma olarak kart arızalarında  % 100 e yakın başarı oranını yakalayabilmekteyiz. Arıza sadece kartta oluşmuş ve başka arızalar oluşmamış ise hard diskinizi en son hali ile çalışır vaziyette teslim ediyoruz. Tüm verileriniz eski hali ile geri gelmiştir ve hard diskinizi kullanmaya devam edebilirsiniz.

Şimdi mekanik bazı parçalara bakalım.

HDA: Hard Disc Assembly.  Hard diski oluşturan diğer ana parça , siyah boyalı  alüminyum olup , ana gövdeyi oluşturur. Verilerin saklandığı plakayı ve plakalardaki verileri okuyan okuyucu kafaları muhafaza eder. PCB gövdeye sabitlenmiştir.  PCB söküldüğünde  gövde üzerinde 2 kontak grubu görürüz. Bunlardan ilki PCB ile kafa iletişimini, diğeri motora giden voltaj ve kontrol sinyallerini aktarır. Gövde üzerinde hava deliği bulunur. Plakaların ve okuma yazma kafasının  bulunduğu kapalı alan basıncı ile dış basınç bu hava deliği sayesinde dengelenir. Bu deliğin iç tarafında filtre mevcuttur. Bu filtre sayesinde içeriye mikro tozların dahi girmesi engellenir.

Gövdenin diğer yüzünde hard diskin iç kısmını örten kapak bu kapağın üzerinde  hard diskin teknik özellikleri, seri numarası üretim yeri yılı vb daha birçok bilginin bulunduğu etiket bulunur. Bu etiket üzerindeki bilgiler; markaya , modele , model revizyonuna göre çok değişik dizaynlarda olabilir.  Hard disk imalatçı firmaları , teknolojilerini paylaşmayı sevmezler. Ancak deneyimlerin birleştirilmesi ile kodlar deşifre olabilmektedir.  Bu etiketler üzerindeki bazı kodlamaların ne anlama geldiği halen anlaşılamamış durumdadır.  Bu yüzden imalatçılar bu kodlamaları sık sık değiştirmekte bir nevi köşe kapmaca yaşanmaktadır.

Veri kurtarma için çoğu zaman bu gizemli etiket verileri işin en kritik aşamasını oluşturur. Etiketi olmayan hard disk ile uğraşmak işi  oldukça zahmetli bir labirente çevirebilir. Bu yüzden Hard Disk etiketlerinin okunabilir olarak muhafaza edilmesi önemlidir.

Hard diskin iç kısmına girme zamanı.

Hard diskin kapalı kısmını kapatan kapak bir dizi vida ile vidalanmıştır. Bunlardan 1 adedi okuyucu kafanın sabitlenmesini ve dengeli olmasını sağlar. 2 adet vida PCB okuyucu kafa connectorünü sabitler.  1 veya 2 adedi mıknatısı sabitler.  Diğerleri kapağı gövdeye sabitler.  Vidaların bir kısmı etiketin altında bazılarının üzeri küçük sticker ile kapalıdır.  Daha önce hard diskin açılıp açılmadığını bu kısımlardan kolayca anlayabiliriz.

Kapak üzerindeki vidalar aynı zamanda oldukça hassas ayar işlevi yapar. Çalışan bir hard diskin vidaları ile biraz oynanır ise hassas ayar bozulur ve hard disk çalışmaz hale gelebilir. Hatta dengesiz çalışma nedeni ile kafa plakalara sürterek datalara hasar verebilir ve hatta veriler kurtarılamaz hale dahi gelebilir.

Kapağı kaldırdığımızda , görünüşte çok basit ama teknolojik olarak olağanüstü bir tasarım ile karşılaşırız.

Ortada bir veya üstüste birkaç disk /plaka (platter) , onun üzerinde veya dışında park halinde okuma yazma kafası mekanizması  , park alanı koruyucusu,  filtre.

Platter:  Plaka (disk) .İşte verilerimiz burada . Gigabaytlarca veri bu parlak pürüzsüz cam veya alüminyum yuvarlak diskler üzerinde bulunur.  Tüm herşeyimiz bu parça üzerindedir.

Plaka yüzeyleri birkaç katmandan oluşur.  Feromanyetik katman verilerin olduğu katmandır.  Onun üzerinde koruyucu tabaka bulunur. Plakaların her iki yüzünde veri bulunabilir. Veri saklama prensibi aslında çok basittir.  Feromanyetik tabaka milyonlarca küçük miknatıslanabilen parçacıklardan oluşuyor diyebiliriz. Her bir mıknatıs sadece 1 veya 0 verisini içerir. Manyetize olmuş veya olmamış . Bu 1 ve 0 lar birleşerek anlamlı hale gelir ve verilerimizi oluşturur. Milyonlarca trilyonlarca 1 ve 0… Olağanüstü gerçekten. Ve bunların anlamlı hale gelmesi.  Ve dakikada 5400 veya 7200 defa dönen bir plakadan bunların yerlerinin bulunması.  Okunup anlamlandırılıp bilgisayara gönderilmesi. Saniyeler içinde .

Fiziksel bad sektörleri hard disk üzerinde göremezsiniz. Hard disk kirlenmesi tozlanması veya el değmesi binlerce  bad sectore neden olabilir. Bunların temizliği yapılabilmektedir. Ancak bad sektörler tamamen ortadan kalkamayabilir. Bu tarz temizlik işlemleri yapmaktayız. Ancak başarı oranı belli değildir.  Kendiliğinden daha önce oluşmuş bad sektörleri bu metodla ortadan kaldırma çabası mantıklı bir metod değildir.  Çizilmiş hard diskten veri kurtarmak oldukça zahmetli olup şu an çok nadir firma yapabilmektedir. Digital Veri Kurtarma olarak çok yakında çizik hard diskten  veri kurtarma yapabilir hale gelediğimiz haberini paylaşabiliriz. Kırılmış plakadan veri kurtarmak klasik veri kurtarma metodları ile mümkün değildir.  Çok özel ve çok çok pahalı cihazlar gerektirir. Teknik olarak elektron mikroskobu ile mıknatısların tek tek insan gözü ile okunması ile olur. Yüzeyi traşlanmış hard diskten , alev veya ateşle plakaları yanmış hard diskten , plakaları kırılmış hard diskten veri kurtarmak mümkün değildir.

3.5″ hard disklerde üst plakanın üzerinde ve plakalar arasında alüminyum veya plastikten imal edilmiş Dumper bulunur. Dumper ic hava soğutulmasında ve akustik ses önleyici vazife görür.   Kenarda plakanın dönmesi esnasında olası toz zerrelerini tutmak üzere filtre bulunmaktadır.

Hard Disk çalışmadığı zamanlarda  veya pasif durumda iken okuyucu kafa park alanında bekler. Eski tip hard disklerde (özellikle 3.5″ olanlarda) park alanı plaka üzerinde merkeze yakın bir bölge idi. Şimdilerde hem 3.5″ hem 2.5″ hard disklerde parka alanı plakaların hemen dışında bulunur. Okuyucu kafanın okuma elemanlarını korumak üzere park alanı kafa parçası bulunur.  Bu parça genellikle plastiktir.

Okuyucu kafa ,  kafa elemanını tutan parçacık , ve bunlarin montajlandığı okuma kolu ve kolun diğer tarafında elektro mıknatıs çalışma için eğimli dikdörtgen şeklinde bobin ,  okuyucu kafadan gelen çok küçük sinyalleri yükselten preamfi tek bir eleman  şeklinde tasarlanmıştır. Bobinin alt ve üstünde çok güçlü  mıknatıslar bulunur.

Hard Disk ana bileşenleri bu şekilde.

Bir sonraki yazımızda hard disk nasıl çalışır konusuna değineceğim.