Bài giảng kiến trúc máy tính chương 7 bộ nhớ ngoài

BỘ NHỚ NGOÀI VŨ NGỌC THANH SANG TRỊNH TẤN ĐẠT KHOA CƠNG NGHỆ THƠNG TIN ĐẠI HỌC SÀI GỊN Email: trinhtandat@sgu.edu.vn Website: https://sites.google.com/site/ttdat88 ĐĨA VÀ Ổ ĐĨA TỪ (MAGNETIC DISK) • Là ổ đĩa lưu trữ thứ cấp máy tính • Được sử dụng để đọc ghi liệu đĩa • Dữ liệu đĩa từ ghi đọc thơng qua q trình từ hóa • Được cấu tạo từ chất (nhôm/ hợp kịp nhơm/ thủy tinh ngun liệu khơng từ tính) phủ lớp ngun liệu từ tính • Ví dụ: đĩa cứng, đĩa zip, đĩa mềm,… Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại học Sài Gịn Kiến Trúc Máy Tính ĐĨA VÀ Ổ ĐĨA TỪ - NGUYÊN LÝ GHI VÀ ĐỌC TRÊN ĐĨA TỪ • Dữ liệu đọc ghi thông qua cuộn dây dẫn gọi “đầu” (head) Trong đa số cấu trúc ln có hai đầu: đầu đọc đầu ghi • Trong q trình đọc ghi đĩa xoay quanh head Đầu ghi quy nạp/ đầu đọc từ tính Khoa Cơng Nghệ Thơng Tin – Đại học Sài Gịn Kiến Trúc Máy Tính ĐĨA VÀ Ổ ĐĨA TỪ - NGUYÊN LÝ GHI VÀ ĐỌC TRÊN ĐĨA TỪ • Cơ chế ghi dựa vào tượng dòng điện chạy qua dây dẫn tạo từ trường • Các xung điện gửi đến đầu ghi, kết mẫu từ tính ghi lại vào bề mặt đĩa, bao gồm nhiều mẫu khác cho dịng điện âm dương • Đầu ghi cấu tạo từ vật liệu dễ nhiễm từ hình dạng “rectangular doughnut” với khoảng trống dọc theo bên, vài vòng dây dẫn dọc theo phía đối diện Khoa Cơng Nghệ Thơng Tin – Đại học Sài Gịn Kiến Trúc Máy Tính Đầu ghi quy nạp/ đầu đọc từ tính ĐĨA VÀ Ổ ĐĨA TỪ - NGUYÊN LÝ GHI VÀ ĐỌC TRÊN ĐĨA TỪ • Dòng điện dây dẫn tạo từ trường qua khe hở, từ trường từ hóa vùng nhỏ mơi trường ghi • Đảo chiều dịng điện làm đổi chiều từ hóa phương tiện ghi Đầu ghi quy nạp/ đầu đọc từ tính Khoa Cơng Nghệ Thơng Tin – Đại học Sài Gịn Kiến Trúc Máy Tính ĐĨA VÀ Ổ ĐĨA TỪ - NGUYÊN LÝ GHI VÀ ĐỌC TRÊN ĐĨA TỪ • Cơ chế đọc dựa vào tượng từ trường chuyển động với cuộn dây dẫn tạo dòng điện cuộn dây • Khi bề mặt đĩa quay phía head -> tạo dòng điện cực với cực ghi • Cấu trúc đầu đọc gần tương tự đầu ghi 🡺 Cùng head sử dụng cho hai Các đầu đơn thường sử dụng cho đĩa mềm, đĩa cứng cũ Khoa Công Nghệ Thơng Tin – Đại học Sài Gịn Kiến Trúc Máy Tính Đầu ghi quy nạp/ đầu đọc từ tính ĐĨA VÀ Ổ ĐĨA TỪ - NGUYÊN LÝ GHI VÀ ĐỌC TRÊN ĐĨA TỪ • Các hệ thống đĩa cứng đại yêu cầu đầu đọc riêng biệt đặt để thuận tiện với đầu ghi • Đầu đọc bao gồm cảm biến từ trở che lại phần Vật liệu cho cảm biến từ có điện trở phụ thuộc vào hướng từ hóa mơi trường chuyển động phía vật liệu • Bằng cách cho dòng điện qua cảm biến từ, thay đổi điện trở phát dạng tín hiệu điện áp • Thiết kế từ cho phép hoạt động tần số cao hơn, tương đương với mật độ lưu trữ tốc độ hoạt động lớn Khoa Công Nghệ Thơng Tin – Đại học Sài Gịn Kiến Trúc Máy Tính ĐĨA VÀ Ổ ĐĨA TỪ - TỔ CHỨC DỮ LIỆU VÀ ĐỊNH DẠNG • Tổ chức liệu đĩa tập hợp vòng đồng tâm, gọi rãnh Mỗi rãnh có chiều rộng với phần head Có hàng nghìn rãnh bề mặt • Gia tăng khoảng trống rãnh liền kề để giảm thiểu lỗi đầu bị lệch, nhiễu từ trường • Dữ liệu vận chuyển đến từ cung (sectors) Mỗi rãnh bao gồm hàng trăm vòng cung với độ dài cố định thay đổi Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại học Sài Gịn Kiến Trúc Máy Tính Bố cục liệu đĩa ĐĨA VÀ Ổ ĐĨA TỪ - TỔ CHỨC DỮ LIỆU VÀ ĐỊNH DẠNG • Qt thơng tin với tỉ lệ cách quay đĩa với tốc độ cố định gọi vận tốc góc khơng đổi (constant angular velocity - CAV) • Đĩa chia thành vòng cung với dạng pie-sharp thành rãnh đồng tâm • Ưu điểm sử dụng CAV khối liệu riêng lẻ giải trực rãnh sector 🡺 Di chuyển head từ vị trí đến vị trí cụ thể • Nhược điểm khối lượng liệu lưu trữ từ vịng dài rãnh phải giống với khối lượng liệu vịng ngắn rãnh Khoa Cơng Nghệ Thơng Tin – Đại học Sài Gịn Kiến Trúc Máy Tính ĐĨA VÀ Ổ ĐĨA TỪ - TỔ CHỨC DỮ LIỆU VÀ ĐỊNH DẠNG • Để gia tăng mật độ, hệ thống đĩa cứng đại sử dụng kỹ thuật ghi đa vùng (multiple zone recording), kỹ thuật chia bề mặt thành số vùng đồng tâm (thường 16 vùng) • Trong vùng, số lượng bits rãnh số • Những vùng nằm xa trung tâm chứa nhiều bits (nhiều sectors) so với vùng nằm gần trung tâm 🡺 Gia tăng khả lưu trữ tổng quát cho mạch phức tạp Khoa Công Nghệ Thơng Tin – Đại học Sài Gịn Kiến Trúc Máy Tính MỘT SỐ Ổ CỨNG CỦA CÁC HÃNG NỔI TIẾNG – HÃNG SANDISK Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại học Sài Gịn Kiến Trúc Máy Tính MỘT SỐ Ổ CỨNG CỦA CÁC HÃNG NỔI TIẾNG – HÃNG TEAMGROUP Khoa Cơng Nghệ Thơng Tin – Đại học Sài Gịn Kiến Trúc Máy Tính MỘT SỐ Ổ CỨNG CỦA CÁC HÃNG NỔI TIẾNG – HÃNG KINGSTON Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại học Sài Gịn Kiến Trúc Máy Tính MỘT SỐ Ổ CỨNG CỦA CÁC HÃNG NỔI TIẾNG – HÃNG SAMSUNG Ngồi cịn có hang khác như: Intel, Transcend, Kingmax, Corsair, Gigabyte,… Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại học Sài Gịn Kiến Trúc Máy Tính ĐĨA VÀ Ổ ĐĨA QUANG (OPTICAL DISK) • Bằng phẳng, trịn, đĩa cầm tay làm kim loại, nhựa sơn mài • Có thể đọc đọc/ghi • Hầu hết máy tính cá nhân có ổ đĩa quang học Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại học Sài Gịn Kiến Trúc Máy Tính ĐĨA VÀ Ổ ĐĨA QUANG (OPTICAL DISK) Quy trình laser đọc ổ đĩa quang Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại học Sài Gịn Kiến Trúc Máy Tính ĐĨA VÀ Ổ ĐĨA QUANG (OPTICAL DISK) Lưu trữ liệu ổ đĩa quang: • Thường lưu trữ rãnh đơn • Rãnh chia thành sectors Khoa Công Nghệ Thơng Tin – Đại học Sài Gịn Kiến Trúc Máy Tính ĐĨA VÀ Ổ ĐĨA QUANG (OPTICAL DISK) • CD (compact disk) o Khả đọc/ghi: CD-ROM, CD-R, CD-RW o Đường kính: 12cm, 8cm o Dung lượng: 700MB, 200MB o Track: Ghi theo vòng hướng tâm, tốc độ dài không đổi CLV (constant linear velocity) o Tốc độ đọc ghi: 1x – 52x (1x= ??) o Chuẩn định dạng: ISO 9660, UDF (Universal Disk Format) Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại học Sài Gịn Kiến Trúc Máy Tính BỘ NHỚ FLASH (HDD LƯU ĐỘNG) • Bộ nhớ flash công nghệ nhớ không biến đổi phát triển từ EEPROM • Ổ đĩa flash thiết bị lưu trữ máy tính xây dựng nhớ flash, thiết kế trạng thái rắn mang nhiều ưu điểm so với loại ổ lưu trữ truyền thống • Ví dụ: ổ đĩa flash USB, ổ cứng thể rắn Khoa Công Nghệ Thơng Tin – Đại học Sài Gịn Kiến Trúc Máy Tính BỘ NHỚ FLASH (HDD LƯU ĐỘNG) – CÁCH HOẠT ĐỘNG Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại học Sài Gịn Kiến Trúc Máy Tính Ổ ĐĨA FLASH USB • Được phát triển dựa cơng nghệ bán dẫn • Là chip nhớ flash kết nối với máy tính thơng qua đầu nối USB • Nhẹ (khoảng 25 gram), kích thước nhỏ có dung lượng cao • Có thể làm cho đĩa mềm lỗi thời Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại học Sài Gịn Kiến Trúc Máy Tính CÁC CHUẨN GIAO DIỆN NỐI Ổ CỨNG VỚI MÁY TÍNH • Chuẩn kết nối IDE (EIDE): o Parallel ATA (PATA) hay gọi EIDE (Enhanced intergrated drive electronics) o Tốc độ truyền tải liệu tối đa 100 MB/giây o Các bo mạch chủ gần bỏ hẳn chuẩn kết nối Tuy nhiên, dùng loại card PCI EIDE Controller để sử dụng ổ cứng EIDE Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại học Sài Gịn Kiến Trúc Máy Tính CÁC CHUẨN GIAO DIỆN NỐI Ổ CỨNG VỚI MÁY TÍNH • Chuẩn kết nối SATA (Serial ATA): o Khả ưu việt tốc độ xử lý truyền tải liệu 🡺 nhanh chóng trở thành chuẩn kết nối công nghệ ổ cứng o Giảm tiếng ồn nhờ vào dây cấp SATA hẹp với dây cáp IDE giúp tăng luồng khơng khí hệ thống o Tốc độ truyền tải liệu lên đến 150-300 MB/giây Khoa Công Nghệ Thơng Tin – Đại học Sài Gịn Kiến Trúc Máy Tính Bài tập THANK YOU FOR YOUR ATTENTIONS Khoa Cơng Nghệ Thơng Tin – Đại học Sài Gịn Kiến Trúc Máy Tính