How do hard drives work? - Kanawat Senanan

Hard disk nasıl çalışır? - Kanawat Senanan

Çeviri: Sevkan Uzel Gözden geçirme: Sancak Gülgen

Yeryüzünün 1 mm üzerinde uçan bir uçak hayal edin.

Imagine an airplane flying one millimeter above the ground

and circling the Earth once every 25 seconds

Dünyanın çevresini her 25 saniyede bir turlarken,

while counting every blade of grass.

her bir çim yaprağını da sayıyor olsun.

Shrink all that down so that it fits in the palm of your hand,

Şimdi bu manzarayı avuç içinize sığacak kadar küçültün.

and you'd have something equivalent to a modern hard drive,

İşte modern hard disklere eşdeğer birşeyiniz oldu.

an object that can likely hold more information than your local library.

Neredeyse yerel kütüphaneden daha fazla veri barındırabilir.

So how does it store so much information in such a small space?

Peki bu kadar küçük bir alana, o kadar veri nasıl depolanıyor?

At the heart of every hard drive is a stack of high-speed spinning discs

Hard disklerin içinde yüksek hızda dönen istiflenmiş diskler bulunur.

with a recording head flying over each surface.

Ayrıca her bir yüzeyin üzerinde uçan kaydedici kafalar vardır.

Each disc is coated with a film of microscopic magnetised metal grains,

Her bir disk, mikroskopik manyetize metal tanecikleri şeridi ile kaplıdır.

and your data doesn't live there in a form you can recognize.

Verileriniz orada pek de tanıdık biçimde depolanmaz.

Instead, it is recorded as a magnetic pattern

Her şey, şeritteki tanecik toplulukları tarafından biçimlendirilen

formed by groups of those tiny grains.

manyetik bir desen olarak kayıtlıdır.

In each group, also known as a bit,

Bit olarak da bilinen her toplulukta,

all of the grains have their magnetization's aligned

orada bulunan taneciklerin hepsinin manyetiklikleri

in one of two possible states,

sıfırlara ve birlere karşılık gelen

which correspond to zeroes and ones.

iki olası durumdan biri olarak hizalanmıştır.

Data is written onto the disc

Veriler diske,

by converting strings of bits into electrical current

bit dizilerinin elektromıknatısla beslenen elektrik akımına

fed through an electromagnet.

dönüştürülmesi ile yazılır.

This magnet generates a field strong enough to change the direction

Mıknatıs, metal taneciğinin manyetikliğinin yönünü

of the metal grain's magnetization.

değiştirmeye yetecek denli güçlü bir alan üretir.

Once this information is written onto the disc,

Bu bilgi diske bir kez yazıldığında,

the drive uses a magnetic reader to turn it back into a useful form,

tekrar kullanışlı biçime sokmak için manyetik bir okuyucu kullanılır;

much like a phonograph needle translates a record's grooves into music.

tıpkı bir gramofon iğnesinin kaydı sese dönüştürmesi gibi.

But how can you get so much information out of just zeroes and ones?

Peki ama sadece sıfırlardan ve birlerden nasıl bu kadar çok veri alınabilir?

Well, by putting lots of them together.

Onlardan çok çok fazlasını biraraya getirerek.

For example, a letter is represented in one byte, or eight bits,

Örneğin, tek bir harf bir byte (8 bit) ile temsil edilir.

and your average photo takes up several megabytes,

Ortalama bir fotoğraf birkaç megabyte yer tutar.

each of which is 8 million bits.

Her bir megabyte ise 8 milyon bit demektir.

Because each bit must be written onto a physical area of the disc,

Her bitin diskteki fiziksel bir alana yazılması gerektiğinden,

we're always seeking to increase the disc's areal density,

hep diskin alansal yoğunluğunu arttırma yolları ararız.

or how many bits can be squeezed into one square inch.

Bir inç karelik alana sığabilecek bit sayısını arttırmak isteriz.

The areal density of a modern hard drive is about 600 gigabits per square inch,

Modern bir hard diskin alansal yoğunluğu inç kare başına yaklaşık 600 gigabittir.

300 million times greater than that of IBM's first hard drive from 1957.

IBM'in 1957'de ürettiği ilk hard diskten 300 milyon kat büyüktür bu.

This amazing advance in storage capacity

Depolama kapasitesindeki bu inanılmaz ilerleme,

wasn't just a matter of making everything smaller,

herşeyi küçültme meselesinden ibaret değildi.

but involved multiple innovations.

Çok sayıda başka yenilikle de ilgisi var.

A technique called the thin film lithography process

İnce film litografi işlenmesi denilen bir teknik

allowed engineers to shrink the reader and writer.

mühendislerin okuyucuyu ve yazıcıyı küçültebilmesini sağladı.

And despite its size, the reader became more sensitive

Ayrıca okuyucu küçülmesine rağmen daha duyarlı hale geldi.

by taking advantage of new discoveries in magnetic and quantum properties of matter.

Bu da maddenin manyetik ve kuantum özelliklerindeki keşifler sayesindedir.

Bits could also be packed closer together thanks to mathematical algorithms

Ayrıca gürültüyü manyetik girişimden ayırabilen ve geri okunan sinyalin

that filter out noise from magnetic interference,

her öbeğindeki en uygun bit dizilerini bulan matematiksel algoritmalarla,

and find the most likely bit sequences from each chunk of read-back signal.

bitlerin birbirlerine daha yakın paketlenmeleri mümkün oldu.

And thermal expansion control of the head,

Kafanın ısısal genleşme kontrolü,

enabled by placing a heater under the magnetic writer,

manyetik yazıcının altına bir ısıtıcı yerleştirilerek sağlandı.

allowed it to fly less than five nanometers above the disc's surface,

Böylece kafa, disk yüzeyinden 9 nanometreden,

about the width of two strands of DNA.

yani iki DNA teli genişliğinden daha alçakta uçabildi.

For the past several decades,

Geçtiğimiz birkaç on yıl içinde,

the exponential growth in computer storage capacity and processing power

bilgisayar depolama kapasitesindeki ve işlemci gücündeki üstel büyüme,

has followed a pattern known as Moore's Law,

Moore Yasası olarak bilinen bir desen izledi.

which, in 1975, predicted that information density would double every two years.

Yasa 1975'te bilgi yoğunluğunun her iki yılda bir,

iki katına çıkacağını öngörmüştü.

But at around 100 gigabits per square inch,

Ama inç kare başına 100 gigabit için

shrinking the magnetic grains further or cramming them closer together

manyetik tanecikleri küçültüp sıkıştırmak

posed a new risk called the superparamagnetic effect.

süpermanyetik etki denilen yeni bir risk doğurdu.

When a magnetic grain volume is too small,

Bir manyetik tanecik hacmi aşırı küçük olduğunda,

its magnetization is easily disturbed by heat energy

manyetizasyonu ısı enerjisi ile kolayca etkilenip,

and can cause bits to switch unintentionally,

bitlerin istenmeyen değişimlerine ve dolayısıyla veri kaybına

leading to data loss.

neden olabiliyor.

Scientists resolved this limitation in a remarkably simple way:

Bilimciler bu sınırlamayı oldukça basit bir yolla çözdü:

by changing the direction of recording from longitudinal to perpendicular,

Kaydın yönünü yataydan dikeye çevirdiler.

allowing areal density to approach one terabit per square inch.

Bu da alansal yoğunluğun 2,5cm (1 inç) kare başına bir terabite yaklaşmasını sağladı.

Recently, the potential limit has been increased yet again

Yakın zamanda, ısı yardımlı manyetik kayıt yoluyla

through heat assisted magnetic recording.

potansiyel limit daha da arttırıldı.

This uses an even more thermally stable recording medium,

Bu, belli bir noktanın

whose magnetic resistance is momentarily reduced

lazerle ısıtılarak manyetik direnci

by heating up a particular spot with a laser

anında düşürülen ve veri yazılmasını sağlayan,

and allowing data to be written.

ısısal olarak daha dengeli bir ortam sağlıyor.

And while those drives are currently in the prototype stage,

Bu diskler şu anda prototip aşamasında olsa da,

scientists already have the next potential trick up their sleeves:

bilimciler bir başka yeniliğin peşinde:

bit-patterned media,

bit-desenli ortam.

where bit locations are arranged in separate, nano-sized structures,

Burada bit konumları ayrı ayrı, nano boyutlu yapılarda

potentially allowing for areal densities of twenty terabits per square inch

düzenleniyor ve potansiyel olarak alansal yoğunlukların

or more.

2,5 cm kare başına 20 terabite kadar çıkmasını sağlıyor.

So it's thanks to the combined efforts of generations of engineers,

Avucunuza sığabilen bu güçlü araç,

material scientists,

çok sayıda

and quantum physicists

malzeme bilimci

that this tool of incredible power and precision

ve kuantum fizikçisinin

can spin in the palm of your hand.

ortak çabalarının bir ürünü.