CHƯƠNG 3: CÁC THIẾT BỊ LƯU TRỮ (tiếp theo) pptx

Cách lưu trữ logic dữ liệutrên đĩa mềm  Một nhóm các cung được kết hợp với nhau gọi là liên cung cluster và được sử dụng để lưu trữ một tập tin hoặc một phần của tập tin  Hệ điều hành

CHƯƠNG 3

CÁC THIẾT BỊ

LƯU TRỮ (tiếp theo)

ĐĨA MỀM VÀ Ổ ĐĨA MỀM

FLOPPY DISK FLOPPY DISK DRIVE

– Dữ liệu được ghi trên những vòng tròn đồng tâm gọi

Đĩa mềm

Cách lưu trữ logic dữ liệu

trên đĩa mềm

 Một nhóm các cung được kết hợp với nhau gọi là liên cung (cluster) và được sử dụng để lưu trữ một tập tin hoặc một phần của tập tin

 Hệ điều hành xem đĩa như một danh sách dài các liên cung

và lưu danh sách các liên cung trong bảng cấp phát tệp tin (File Allocation Table - FAT)

Tôi thấy đĩa chỉ có 2,880 liên cung mà tôi có thể sử dụng

Tôi biết các cung (sector) của mỗi liên cung (cluster) ở chỗ

nào trên đĩa

Hình 6-5 Liên cung, hay đơn vị định vị tệp tin, được quản lý bởi hệ điều hành trong bảng

định vị tệp tin (FAT – File Allocation Table), nhưng BIOS quản lý các liên cung giống như một hoặc hai cung vật lý trên đĩa

Ổ đĩa mềm và đĩa mềm

 Cấu tạo:

 Bộ khung (frame assembly) dùng để gắn kết các bộ phận cơ và điện

tử.

 Mô tơ trục quay (spindle motor) là bộ phận làm quay đĩa

 Các mạch điện tử (electronic package) là bảng mạch nằm ngay sau mô

tơ quay, gồm các mạch điều khiển mô tơ, bộ điều khiển đĩa mềm và các mạch cảm biến

• Bộ điều khiển đĩa mềm (floppy disk controller) là một mạch điện

tử có nhiệm vụ tiếp nhận các lệnh từ bộ điều hợp để điều khiển việc dịch chuyển đầu đọc/ghi vào vị trí cần thiết để đọc dữ liệu

ra hoặc ghi dữ liệu vào đĩa

• Các mạch cảm biến thu nhận tín hiệu từ các cảm biến để điều khiển tự động các quá trình như ổn định tốc độ đọc, chống ghi…

 Đầu đọc/ghi (read/write head) là một bộ phận tay dẫn trượt giữa hai

đầu từ: đầu đọc/ghi mặt dưới (đầu 0) và đầu/đọc ghi mặt trên (đầu 1)

 Mô tơ bước (stepping motor):

dùng định vị các đầu đọc/ghi chính xác từ rãnh này qua rãnh khác.

 Đầu nối cáp điện (4 chân ) cung

cấp các điện áp +5V cho các mạch logic và +12 V cho các mô tơ.

 Đầu nối cáp tín hiệu 34 chân.

Nguyên tắc hoạt động

 Khi đưa đĩa mềm vào ổ đĩa, hệ thống cơ sẽ định vị chính xác đĩa mềm trong ổ đĩa, đồng thời đầu đọc/ghi được đặt tiếp xúc với bề mặt đĩa

 Khi nhận được lệnh yêu cầu truy xuất ổ đĩa mềm, bộ xử lý truyền tín hiệu điều khiển đến ổ đĩa Bộ điều khiển gắn

trong ổ đĩa sẽ điều khiển quay đĩa, đĩa quay nhanh và đạt đến tốc độ quay không đổi Sau đó đầu từ được mô tơ bước dịch chuyển đến vị trí – rãnh chứa dữ liệu đang cần thao tác

 Khi kết thúc thao tác truy xuất đĩa mềm, bộ điều khiển đĩa ngưng việc quay đĩa tránh việc hỏng dữ liệu do ma sát giữa mặt đĩa và đầu từ có thể làm hỏng dữ liệu trên đĩa

 Khi lấy đĩa từ ổ đĩa, hệ thống cơ sẽ nâng đầu từ về vị trí

thích hợp trong ổ đĩa và cơ cấu lò xo sẽ đẩy đĩa ra ngoài

Quá trình định dạng

đĩa mềm

 Tạo các rãnh và các cung

 Tạo Bảng ghi khởi động (MBR)

tin cơ bản cho biết đĩa được

tổ chức như thế nào và phần cuối của bản ghi khởi động

là Bộ nạp hệ điều hành.

 Tạo bảng định vị tệp tin (FAT)- 2 bản

 Bản chính: liệt kê vị trí các tệp tin trên đĩa trong cùng một cột của

• Ngày và giờ tạo hoặc cập nhật

• Các thuộc tính của tệp tin

 Lưu ý: Tên tệp dài sẽ làm giảm số lượng tệp tin có thể lưu trữ trong

thư mục gốc

Ổ đĩa cứng Hard Disk Drive

 Đầu đọc/ghi (header): mỗi mặt đĩa dùng riêng một đầu

đọc/ghi nên ổ đĩa cứng có 2 đĩa phải có 4 đầu từ

 Mô tơ dịch chuyển đầu từ (stepping motor): không giống như mô tơ của đĩa mềm dịch chuyển đầu từ theo từng

bước, ổ cứng “lắc” các đầu từ của mình qua lại theo một

cung tròn để dịch chuyển từ mép đến tâm đĩa Vị trí đầu từ được kiểm tra hiệu chỉnh để tránh sai lệch vị trí đọc/ghi dữ liệu

Cấu tạo

 Mô tơ trục quay (spindle motor): làm các đĩa quay với tốc độ nhanh và

không đổi trong phiên làm việc của máy tính

 Các mạch điển tử của ổ cứng (electronic circuit): Các mạch này có chức

năng: truyền tải tín hiệu điều khiển và dữ liệu, điều khiển sự dịch chuyển của đầu từ, thực hiện các thao tác đọc/ghi, ổn định tốc độ quay

Nguyên lý hoạt động logic của đĩa cứng

Tổ chức logic đĩa cứng (quá trình định dạng)

Nguyên tắc lưu trữ vật lý trên đĩa cứng

 Trên bề mặt đĩa người ta phủ một lớp mỏng chất có từ tính, ban đầu các

hạt từ tính không có hướng, khi chúng bị ảnh hưởng bởi từ trường của đầu

từ lướt qua, các hạt có từ tính được sắp xếp thành các hạt có hướng

 Đầu từ ghi - đọc được cấu tạo bởi một lõi thép nhỏ hình chữ U, một cuộn

dây quấn trên lõi thép để đưa dòng điện vào (khi ghi) hay lấy ra (khi đọc), khe hở gọi là khe từ- lướt trên bề mặt đĩa với khoảng cách rất gần

 Trong quá trình ghi, tín hiệu điện ở dạng tín hiệu số 0,1 được đưa vào đầu

từ ghi lên bề mặt đĩa thành các nam châm rất nhỏ

 Trong quá trình đọc, đầu từ đọc lướt qua bề mặt đĩa dọc theo các đường

Track đã được ghi tín hiệu, tại điểm giao nhau của các nam châm có từ trường biến đổi và cảm ứng lên cuộn dây tạo thành một xung điện, xung điện này rất yếu được đưa vào khuếch đại để lấy ra tín hiệu 0,1 ban đầu

Cấu tạo đầu từ

Đầu từ và bộ khuếch đại tín hiệu

Các chuẩn giao diện ổ đĩa cứng

 Chuẩn giao tiếp ST506

 Chuẩn ESDI (Enhanced Small Device Interface)

độ cao hơn.(24Mbit/sec).

 Chuẩn giao tiếp IDE (Intelligent Drive Electronics)

Attachment), sử dụng cáp nguồn 4 chân và cáp dữ liệu 40 chân.

 Chuẩn E-IDE (Enhanced IDE) là chuẩn nâng cao của IDE gồm:

Các chuẩn giao diện ổ đĩa cứng

Chuẩn (có thể có

nhiều hơn 1 tên) Tốc độ Miêu tả

IDE (ATA/ATA1) Tốc độ trong từ 2.1 MB/giây

đến 8.3 MB/giây Là chuẩn đầu tiên cho ổ cứng IDE Độ lớn tối đa là 528 MB Hỗ trợ chế độ truyền PIO

và DMA ATA-2/ Fast ATA Tốc độ tối đa 16.6 MB/giây Phá vỡ ngưỡng 528 MB Cho phép tối đa

bốn ổ đĩa IDE Hỗ trợ chế độ truyền PIO và DMA

Ultra ATA

Fast ATA-2

Ultra DMA DMA/33

Tốc độ tối đa 33.3 MB/giây Định nghĩa chế độ DMA mới nhưng chỉ hỗ

trợ chế độ PIO chậm hơn

Ultra ATA/66

Ultra DMA/66

Tốc độ tối đa 66.6 MB/giây Sử dụng cáp 80 dây, cung cấp các đường

nền bổ sung để nâng cao tính toàn vẹn của tín hiệu

Ultra ATA/100 Tốc độ tối đa 100 MB/giây Sử dụng cáp 80 dây

Ultra ATA/133 Tốc độ tối đa 133 MB/giây Sử dụng cáp 80 dây, hỗ trợ các ổ cứng lớn

hơn 137GB

ATA/ATAPI-6 Tốc độ tối đa 133 MB/giây Một phần của chuẩn ATA/133, hỗ trợ các ổ

cứng lớn hơn 137 GB

 Chế độ PIO (Programme Input/Output) cho phép ổ đĩa và bộ điều khiển IDE sử dụng thanh ghi bộ xử

lý để trao đổi dữ liệu ở nhiều mức tốc độ khác nhau

 Chế độ DMA (Direct Memory Access) cho phép đĩa cứng trao đổi dữ liệu trực tiếp với bộ nhớ hệ

Chuẩn cắm IDE

Chuẩn giao tiếp IDE

Hình 7-1 Một hệ thống ổ đĩa cứng của máy tính cá nhân (PC – Personal Computer)

Đầu nối IDE trên bo mạch chủ

IDE: Integrated Drive Electronics

Dây dẫn điện

Cáp dữ liệu IDE 40 chân

Đầu nối cho ổ đĩa thứ hai

Ổ cứng

Các chuẩn giao diện ổ đĩa cứng

 Vào năm 1999, một số công ty gồm: APT Technologies, Dell, IBM, Intel, Maxtor, Quantum và Seagate Technologies quyết định hợp tác thiết kế chuẩn giao tiếp Serial Advanced Technology Attachment

(Serial ATA) cho ổ cứng và thiết bị ATA Packet Interface (ATAPI)

 Serial ATA dùng điện áp thấp, đầu chân cắm nhỏ gọn và ít dây hơn

 Serial ATA đạt tốc độ

• SATA I: 150Mbps

• SATA II: 300Mbps và 600Mbps

 Có tốc độ cao hơn IDE nhưng phức tạp và đắt tiền hơn

 SCSI có nhiều tốc độ 40, 80, 160, 320 MBps.

 Hiện phổ biến là 160 và 320Mbps

 Chủ yếu được sử dụng trong các SERVER

Cáp và ổ đĩa SATA

Các nhân tố ảnh hưởng đến tốc độ của ổ đĩa cứng

 Rotation Speed (Tốc độ quay): Đĩa quay càng nhanh thì tốc

độ truyền càng cao nhưng đĩa ồn và nóng hơn

 Sector per track (Số Sector trong một Track): Các đĩa hiện đại sử dụng các cỡ Track khác nhau Phần ngoài rìa của đĩa

có nhiều chỗ trống cho các Sector hơn là phần trong

 Seek time (Thời gian tìm kiếm): Thời gian tìm nhanh nhất xuất hiện khi đầu từ chuyển trực tiếp từ một track sang

track kế tiếp

 Head switch time (Thời gian chuyển đầu từ): Đo bằng thời gian trung bình

ổ đĩa phải bỏ ra để chuyển giữa 2 trong số các đầu từ khi đọc hay ghi dữ liệu

 Cylinder switch time (Thời gian chuyển từ trụ): là thời gian tiêu tốn trung

bình để chuyển đầu từ từ một track sang một track tiếp theo khi đọc hay ghi dữ liệu

 Rotation latency (Góc quay trễ): sau khi đầu từ được đặt trên track xác định, nó phải đợi cho đến đúng Sector được yêu cầu Thời gian đợi đó được gọi là góc quay trễ và được

đo bằng ms

Các nhân tố ảnh hưởng đến tốc độ của ổ đĩa cứng

 Data access time (Thời gian truy cập dữ liệu): Là tổng thời gian tìm, thời gian chuyển đầu từ, và góc quay trễ Thời

gian truy cập dữ liệu được đo bằng ms

thường được dùng để ghi và đọc dữ liệu

 Transfer rate (Tốc độ truyền): Dữ liệu được ghi vật lý lên đĩa cứng bằng một số phương pháp khác nhau

 Interleaving (hệ số đan xen của đĩa cứng): khi đánh số thứ

tự cho các sector,các nhà sản xuất không đánh số một

cách liên tục mà sẽ đan xen vào giữa 2 sector liên tiếp

nhau một số sector, sau đó mới tiếp tục đánh số cho sector tiếp theo

Set jumper

ĐỊNH DẠNG Ổ ĐĨA CỨNG

 Định dạng vật lý (định dạng cấp thấp)

ĐỊNH DẠNG Ổ ĐĨA CỨNG

 Định dạng vật lý : đây là công việc của nhà sản xuất ổ đĩa

 Sử dụng chương trình định dạng để tạo các đường Track

 Chia các Track thành các Sector và điền các thông tin bắt đầu và kết

thúc cho mỗi Sector

 Phân vùng là quá trình chia ổ đĩa vật lý thành nhiều ổ Logic khác

nhau và trên mỗi ổ logic ta có thể cài một hệ điều hành

 Hiện nay, có 2 cách để phân vùng ổ đĩa:

Các kiểu định dạng FAT16, FAT32 và NTFS

 Định dạng FAT16 (File Allocation Table)

 Với lựa chọn FAT thì ổ đĩa sẽ được đánh địa chỉ bởi 16

bít nhị phân và như vậy bảng FAT này sẽ quản lý được

216 địa chỉ Cluster tương đương với ổ đĩa tối đa là 32MB

 Định dạng FAT32

 Với lựa chọn FAT32 thì ổ đĩa sẽ được đánh địa chỉ bởi 32

bít nhị phân và như vậy bảng FAT32 sẽ quản lý được 232 địa chỉ Cluster tương đương với dung lượng tối đa là

2048GB

 Định dạng NTFS

 Lựa chọn NTFS ( Win NT File System ) đây là hệ File

của WinNT hệ File này hỗ trợ tên file dài tới 256 ký tự, khi định dạng NTFS thì các File lưu trong ổ này có thể không đọc được trên các hệ điều hành cũ

Định dạng ổ đĩa bằng lệnh FDISK

 Khởi động máy tính vào hệ điều hành DOS

 Tại dấu nhắc DOS gõ Fdisk, Enter

 Xuất hiện menu như sau:

Mindows 98

Fixed Disk Setup Program (C)Copyright Microsoft Corp 1983 - 1998

FDISK Options Current fixed disk drive: 1

Choose one of the following:

1 Create DOS partition or Logical DOS Drive

2 Set active partition

3 Delete partition or Logical DOS Drive

4 Display partition information

Enter choice: [1]

Press Esc to exit FDISK

Xem thông tin các Partation

 Từ menu chính, gõ số 4 Enter

Display Partition Information

Current fixed disk drive: 1

Partition Status Type Volume Label Mbytes System Usage C: 1 A PRI DOS HIEUTHUAN 6817 FAT32 35% D: 2 PRI DOS HIEUTHIEN 6817 FAT32 35% E: 3 PRI DOS MYDUYEN 5836 FAT32 30% Total disk space is 19469 Mbytes (1 Mbyte = 1048576 bytes) Press Esc to continue

Để xóa phân khu DOS hay ổ đĩa logic

 Từ menu chính, gõ số 3 Enter

Delete DOS Partition or Logical DOS Drive

Current fixed disk drive: 1

Choose one of the following:

1 Delete Primary DOS Partition

2 Delete Extended DOS Partition

3 Delete Logical DOS Drive(s) in the Extended DOS Partition

4 Delete Non-DOS Partition

Enter choice: [ ] Press Esc to return to FDISK Options

 Gõ 4 Enter để xóa các phân khu khác DOS

Tạo phân khu DOS hoặc ổ đĩa logic

 Từ menu chính, gõ 1 Enter

Create DOS Partition or Logical DOS Drive

Current fixed disk drive: 1

Choose one of the following:

1 Create Primary DOS Partition

2 Create Extended DOS Partition

3 Create Logical DOS Drive(s) in the Extended DOS Partition Enter choice: [1]

Press Esc to return to FDISK Options

Tạo phân khu DOS sơ cấp

 Để tạo phân khu DOS sơ cấp gõ 1 Enter Xuất hiện thông báo:

 Do you wish to use the maximum

availble size for a Primary DOS Partition (Y/N) ? [Y]

(Bạn muốn dành toàn bộ đĩa cho phân khu DOS sơ cấp hay

không? (Yes/No))

• Chọn Yes nếu bạn muốn dành toàn bộ đĩa cho phân khu DOS sơ cấp

• Chọn No nếu không muốn.

 Chọn yes

Create Primary DOS Partition

Current fixed disk drive: 2

Total disk space is 810 Mbytes (1 Mbyte = 1048576 bytes)

Maximum space available for partition is 810 Mbytes (100%)

Enter partition size in Mbytes or percent of disk space (%) to create a Primary DOS partition : [ 810]

Press Esc to return to FDISK Options

Tạo phân khu DOS mở rộng

 Từ menu chính, gõ 1 Enter

- gõ tiếp 2 Enter

Create Extended DOS Partition

Current Extended DOS Parition

Current fixed disk drive: 2

Partition Status Type Volume Label Mbytes System Usage

D: 1 A PRI DOS MOTHER 406 FAT16 50%

Total disk space is 810 Mbytes (1 Mbyte = 1048576 bytes)

Maximum space available for partition is 405 Mbytes ( 50% )

Enter partition size in Mbytes or percent of disk space (%) to create an Extended DOS PArtition : [ 405]

Press Esc to return to FDISK Options

Tạo phân khu hoạt động

D: 2 PRI DOS HIEUTHIEN 6817 FAT32 35%

E: 3 PRI DOS MYDUYEN 5836 FAT32 30%

Total disk space is 19469 Mbytes (1 Mbyte = 1048576 bytes) Enter the number of the partition you want to make active : [ ] Invalid entry, please enter 1-3.

Press Esc to return to FDISK Options