Khái niệm: Ổ cứng là thiết bị phần cứng lưu trữ dữ ệu và giữ vai trò li quan trọng nhất trong máy tính.. Đĩa từ : - Bên trong ổ đĩa cứng gồm nhiều đĩa từ ợc làm bằng nhôm hoặ ợp chất gố
Trang 11
TRƯỜNG ĐẠI HỌC DUY TÂN KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
- -
ĐỒ ÁN CÁ NHÂN
ĐỀ TÀI : Ổ ĐĨA CỨNG HDDGiảng viên : Ths Nguyễn Phúc Minh TúSinh viên thực hiện : Nguyễn Lan Anh
Mã sinh viên : 29201155724
Đà Nẵng - 2023
Trang 22
Ổ ĐĨA CỨNG ( HARD DISK DRIVE )I Tìm hiểu về ổ đĩa cứng HDD
1 Khái niệm: Ổ cứng là thiết bị phần cứng lưu trữ dữ ệu và giữ vai trò li quan trọng nhất trong máy tính
- Hệ ều hành, phần mềm và đi hầu hết các file khác đều được lưu trữ trên ổ cứng
2 HDD đầu tiên: Năm 1981 máy tính cá nhân ra đời, cùng với sự xuất hiện này năm 1982 hãng IBM ra mắt chiế ổ cứng đầu tiên dành c
cho PC chỉ có 10MB, cho đến năm 2000 thế ới đã sản xuất ra ổ đĩa cứng có dung gi lượng trên 40GB
- Nếu máy tính không có ổ đĩa cứng thì chỉ có thể chạy hệ ều hành MS DOC đi
II Cấu tạo củ HDD : a ổ cứng được cấu tạo từ nhiều phần khác nhau như
1 Đĩa từ :
- Bên trong ổ đĩa cứng gồm nhiều đĩa từ ợc làm bằng nhôm hoặ ợp chất gố – đư c h m thủy tinh, đĩa được phũ một lớp từ và lớp bảo vệ ở 2 mặt đĩa, các đĩa được xếp chồng và cùng gắn với trục mô tơ quay nhằm tạo thêm nhiều bề mặt lưu trữ dữ liệu trong không gian ổ cứng nhỏ
- Một số đĩa được gắn trên một động cơ trục chính ( spindle motor ) để tạo nhiều
mặt phẳng tàng trữ tài liệu trong một khoảng trống nhỏ hơn
- Để duy trì việc lưu trữ và truy xuất dữ liệu có tổ chức, các đĩa từ được sắp xếp
thành các cấu trúc cụ thể Các cấu trúc cụ thể này bao gồm các track (rãnh), sector và cluster
Hnh Error! No text of specified style in document 1: Ổ đĩa cứng HDD
Hnh 1 Ổ đĩa cứng HDD:
Trang 33
➢ Track: Mỗi đĩa từ được chia
thành hàng ngàn vòng tròn đồng tâm được đóng gói chặt chẽ, được gọi là track Tất cả các thông tin được lưu trữ trên ổ cứng đều được ghi trên track
➢ Sector: Mỗi track được chia
nhỏ thành đơn vị nhỏ hơn được gọi là sector Sector là đơn vị cơ bản lưu trữ dữ liệu trên ổ cứng ➢ Cluster: Các sector thường được nhóm lại với nhau để tạo thành các cluster
2 Cụm đầu đọc
➢ Đầu đọc – ghi : được gắn với cần đọc – ghi nên chịu sự điều khiển của thiết bị
này Đầu đọc – ghi có tác dụng đọc và ghi dữ liệu trên đĩa Mỗi mặt đĩa cần một đầu đọc – ghi vì vậy một ổ có 2 đĩa thì cần 4 đầu đọc – ghi
➢ Cần di chuyển đầu đọc
3 Cụm mạch điện
➢ Mạch điều khiển: Nằm ngay phía sau ổ cứng, đảm nhận chức năng điều khiển
động cơ trên bề mặt đĩa giúp đầu đọc di chuyển đến đúng vị trí ➢ Mạch xử lý dữ liệu: Xử lý những dữ liệu ghi và đọc trên ổ cứng hiệu quả
➢ Bộ nhớ đệm: Là nơi lưu trữ dữ liệu tạm thời trong quá trình ghi/đọc dữ liệu
khi sử dụng máy Nếu ổ cứng bị ngừng cấp điện thì dữ liệu trên bộ nhớ điện cũng sẽ biến mất
➢ Đầu cắm nguồn: Cung cấp điện cho ổ đĩa cứng HDD
➢ Đầu kết nối: Là phương tiện giúp ổ cứng giao tiếp với máy tính
➢ Các cầu đấu thiết đặt: Lập trình chế độ làm việc cho ổ cứng nhằm phù hợp với
nhu cầu sử dụng
Hnh 2.1 : Cấ tạo củ ổ đĩa cứng HDD u a HÌnh 2 1: Cấu tạo của Hnh 2.1ổ đĩa cứng HDD: Cấu tạo của ổ đĩa cứ HDDng
Trang 44
4 Vỏ ổ đĩa cứng : Phần đế gắn và phần nắp đậy để bảo vệ các linh kiện bên trong Có chức năng cố định các linh kiện, đảm bảo độ khít để bụi không bị lọt vào bên trong ổ cùng Vỏ ổ cứng còn có thể chịu đựng mọi va chạm ở mức độ thấp
III Các loại cứng ổ HDD
1 Ổ cứng nội bộ (Internal HDD): Đây là loạ ổ cứng đượ ắp đặt bên trong máy tính i c l hoặc các thiết bị điện tử khác Ổ cứng nội bộ thường có giao diện kết nối như SATA hoặc IDE để kết nối với bo mạch chủ (mainboard) của máy tính Chúng cung cấp lưu trữ dữ liệu cho hệ ều hành, các ứng dụng và tệp tin cá nhân Ổ cứng nội bộ thường có nhiềđi u dung lượng lưu trữ khác nhau, từ vài chục gigabyte (GB) đến nhiều terabyte (TB).
2 Ổ cứng gắn ngoài (External HDD): Đây là loạ ổ cứng được thiết kế để kết nối với i máy tính hoặc các thiết bị khác thông qua các giao diện như USB, Thunderbolt hoặc eSATA Ổ cứng gắn ngoài thường có cùng nguyên tắc hoạt động như ổ cứng nội bộ, nhưng có thể được dễ dàng gắn kết và tháo rời từ các thiết bị mà không cần phải mở máy tính Chúng thường đượ ử dụng để tạo bản sao lưu dữ ệu, chứa dữ ệu di động c s li li hoặc mở rộng không gian lưu trữ của máy tính
Hnh 2.2 : cấu tạo củ ổ đĩa cứng HDD a
Trang 55
Ngoài ra, còn một số loại ổ cứng HDD khác dựa trên các yêu cầu và mục đích sử dụng cụ thể như:
- Ổ cứng Enterprise HDD: Được thiết kế cho môi trường doanh nghiệp với khả năng hoạt động liên tục, độ cậy cao và hiệu suất tốtin t
- Ổ cứng NAS HDD: Được tối ưu hóa cho việ ử dụng trong hệ ống lưu trữ gắc s th n kết mạng (Network-Attached Storage – NAS) Chúng có khả năng chị ải làm việc liên tụu t c và cung cấp khả năng chia sẻ dữ ệu hiệu quả.li
- Ổ cứng AV HDD: Được thiết kế cho các thiết bị ghi và phát lại đa phương tiện, như máy
ghi hình, đầu thu TV, máy chơi DVD Chúng có khả năng chịu tải làm việc liên tục với khả năng xử lý dữ ệu đa phương tiệli n tốt
- Ổ cứng di động (Portable HDD): Là dạng ổ cứng gắn ngoài nhỏ gọn và dễ dàng mang
theo Thường đượ ử dụng để sao lưu dữ ệu cá nhân, lưu trữ và chuyể ệp tin giữc s li n t a các thiết bị
- Ổ cứng gaming (Gaming HDD): Được tối ưu hóa cho các máy tính chơi game, có khả năng tải nhanh và chứa nhiều dữ ệu game lớli n
Hnh 3 : Hai loạ ổ cứng chính i
Trang 66
IV Nguyên lí hoạt động
1 Đọc dữ liệu: Khi hệ ống yêu cầth u đọc d liệu tữ ừ HDD, đầu đọc (read head) được di chuyển đ n vị trí trên đĩa từ tính tương ứng Đầế u đọc sau đó sẽ đọc các điểm từ tính trên bề mặt đĩa Điểm từ tính được đ c bọ ởi đầu đọc sẽ tạo ra một tín hiệu điện tương ứng
2 Xử lý tín hiệu: Tín hiệu điệ ừ đần t u đọc được chuyển đến b điộ ều khiển (controller) trên HDD Bộ ều khiểđi n xử lý tín hiệu này để chuyển đổi nó thành các dữ liệu số
3 Gửi dữ ệu cho hệ lithống: Sau khi dữ ệu đượ ử lý, bộ ều khiển sẽ gửi dữ ệu số li c x đi li đọc được cho hệ ống máy tính thông qua giao diệth n kết nối như SATA hoặc IDE Hệ thống máy tính có thể sử dụng dữ ệu này cho các mục đích xử lý, hiển thị ặc lưu trữ.li ho
4 Ghi dữ liệu: Khi hệ ống yêu cầu ghi dữ ệu lên HDD, dữ th li liệu s được chuyển đến bộ ố điều khiển thông qua giao diện kết nối Bộ ều khiển sau đó chuyểđi n đổi dữ liệu số thành các tín hiệu điện tương ứng
5 Ghi dữ ệu lên đĩa từ tính:li Tín hiệu điệ ừ bộ ều khiển được đưa đến t đi n đầu ghi (write head) trên HDD Đầu ghi sẽ tạo ra một trường từ tính tương ứng trên bề mặt đĩa từ tính Trường từ tính này được ghi lại trên đĩa từ tính để lưu trữ dữ liệu
Hnh 4 : Nguyên lí hoạt động của HDD
Trang 77
V Đặc điểm của ổ đĩa cứng HDD
1 Dung lượng lưu trữ: HDD cung cấp dung lượng lưu trữ lớn, từ vài chục gigabyte (GB) đến nhiều terabyte (TB) Điều này cho phép lưu trữ một lượng lớn d liữ ệu, bao gồm hệ điều hành, ứng dụng, tệp tin cá nhân và các dữ ệu khác.li
2 Chi phí: HDD thường có chi phí thấp hơn so với các công nghệ lưu trữ khác như ổ đĩa SSD (Solid State Drive) Điều này làm cho HDD trở thành một lựa chọn phổ ến và kinh bi tế cho nhiều người dùng
3 Tốc độ quay: HDD sử dụng đĩa từ tính quay để lưu trữ và truy xuất dữ ệu Tốli c độ quay của đĩa từ tính ảnh hưởng đến tốc độ truy xuất dữ ệu Các tốli c độ quay thông thường cho HDD là 5400 RPM, 7200 RPM và 10000 RPM, với tốc độ cao đem lại hiệu suất truy xuất tốt hơn
4 Thời gian truy cập: HDD có thời gian truy cập khá chậm so vớ ổ đĩa SSD Thời gian i truy cậ ủa HDD đo bằng mili giây (ms) và thường dao động từ vài mili giây đến vài chụp c c mili giây Điều này có nghĩa là nó mất thời gian hơn để di chuyển đ u đầ ọc/ghi đến vị trí cần truy cập
5 Độ ồn và rung: HDD có khả năng tạo ra tiếng ồn và rung khi hoạt động Điều này do sự quay và di chuyển cơ họ ủa đĩa từ tính và cánh tay đọc/ghi Tuy nhiên, với sự tiến bộ c c trong công nghệ, một số HDD hiện đại được thiết kế để giảm tiếng ồn và rung.
6 Độ tin cậy: HDD có độ tin cậy cao và tuổi thọ tương đối dài Tuy nhiên, do có các bộ phận cơ học chuyển động bên trong, có thể xảy ra lỗi và hỏng hóc theo thời gian Để đảm bảo độ tin cậy cao, việc sao lưu dữ ệu thường xuyên là cần thiếli t
7 Khả năng mở rộng: HDD cho phép mở rộng không gian lưu trữ bằng cách thêm ổ cứng mới hoặc nâng cấp dung lượng lưu trữ Điều này giúp người dùng mở rộng khả năng lưu trữ của hệ ống mà không cần thay thế toàn bộ ổth cứng
VI Ưu nhược điểm của HDD
– Dung lượng rất lớn, thậm chí có thể lên đến hơn 14TB Mức dung lượng này gấp khoảng 10 đến 20 lần so với ổ cứng thông thường chỉ có 500GB đến 1TB
– Mức giá khá phải chăng nên phù hợp
– Gây ra tiếng ồn khi hoạt động và tỏa nhiệt cao
– Dễ bị sốc trong quá trình sử dụng làm mất dữ liệu lưu trữ, thậm chí hỏng cả ổ cứng
Trang 88 với các dòng máy tính phổ thông hoặc hệ thống có nhu cầu lưu trữ lớn
– Tốc độ truy xuất rất thấp do phải phụ thuộc vào tốc độ quay của đĩa
Bảng 1 Ưu : điểm và nhược điểm của HDD
VII Ý nghĩa các thông số kĩ thuật trên HDD
1 Disk Capacity HDD: Chỉ dung lượng của ổ cứng HDD Sử dụng đơn vị tính là: Byte, Kb, MB, GB hay TB Average Seek Time HDD: Là thời gian trung bình để ổ cứng tìm kiếm dữ liệu
2 Random Access Time HDD: Đây là một thông số rất quan trọng trên ổ cứng có ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu năng và hệ thống, chỉ thời gian truy cập ngẫu nhiên để tìm kiếm một dữ liệu
3 Data access time HDD: Đây là thời gian truy cập dữ liệu của ổ cứng Được tính bằng tổng của Average Seek time và Random Access Time cộng lại
4 MTBF HDD hay Mean Time Between Failures HDD: Hiểu đơn giản, đây
chính là tuổi thọ của ổ cứng được tính bằng giờ Thông số này giúp chỉ ra thời gian làm việc tin cậy ổ cứng HDD Với những ổ cứng tốc độ quay 15.000 RPM sẽ có MTBF lên tới 1,4 triệu giờ
VIII Nên sử dụng đĩa cứng ổ khi nào?
- Người dùng có sở thích tải phim ảnh, video hay lưu trữ nhiều tài liệu học tập trên máy tính thì với dung lượng lớn của ổ HDD sẽ là sự lựa chọn phù hợp
- Tính chất công việc cần lưu trữ các file dữ liệu có dung lượng lớn
- Với các nhu cầu sử dụng đơn giản, không cần tốc độ đọc/ghi nhanh, không cần phải di chuyển máy tính tới nhiều nơi
IX Các hãng sản xu t HDD nổ tiếng ấi
Silicon Power Armor A62 1TB Dung lượng lưu trữ 1TB tạo không gian lưu trữ thoải mái cho người dùng Phát triển tính năng chống thấm nước và chống sốc giúp quá trình sử
dụng lâu bền hơn Giá tham khảo: 1.599.000
Adata HD710P 2TB Đây là loạ ổ cứng điển hình đượi c nhiều người lựa chọn bởi khả năng chống sốc, sốc thấm và chống bám bụi, tích hợp với nhiều dòng PC Giá tham khảo 2.490.000 VND.
Trang 99
Toshiba Alumy Canvio 1TB Với thiết kế vỏ nhôm nguyên khối tránh được mọi va đập tác động từ bên ngoài Hơn nữa, dòng ổ cứng này sử còn sử dụng công nghệ Ramp Load giúp đầu ghi/đọ ữ ệu không chạc d li m
mặt đĩa, tăng thời gian sử dụng hiệu quả Giá
tham khảo 1.355.000 VND.LaCie Porsche Design Mobile Drive
Type – C 1TB
Sử dụng cổng USB 3.0 giúp thời gian sao chép dữ liệu diễn ra nhanh chóng Dung lượng 1TB thoải
mái lưu trữ thông tin mà không lo chật ổ Giá
tham khảo 2.150.000 VND.Seagate Backup Plus Slim Portable
1TB Đây cũng là một trong những loạ ổ cứng đượngười dùng ưa chuộng nhất Nhà cung cấp khi i c bán ra thị trường còn tặng thêm cho người dùng 200GB để lưu trữ dữ ệu đám mây trên li OneDrive hạ ử dụng trong 2 năm n s Giá tham khảo 1 509.000 VND.
Bảng 2 Các hãng sả: n xuất HDD
Trang 10VI Ưu nhược điểm của HDD 7
VII Ý nghĩa các thông số kĩ thuật trên HDD 8
1 Disk Capacity HDD 8
Trang 1111
2 Random Access Time HDD 8
3 Data access time HDD 8
4 MTBF HDD hay Mean Time Between Failures HDD 8
VIII Nên sử dụng ổ đĩa cứng khi nào? 8
IX Các hãng sản xuất HDD nổi tiếng 8
Trang 1313
MỤ LỤC C BẢNG BI ỂU
Bảng 1 : Ưu điểm và nhược điểm của HDD 8 Bảng 2 : Các hãng sản xuất HDD 9
Trang 1414
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Internet
1 Ổ cứng HDD là gì? Cấu tạo và phân loại ổ cứng HDD (minhancomputer.com) – 4/12 2 Ổ cứng HDD :Cấu tạo, nguyên lý hoạt động, ưu và nhược điểm (rulaesports.vn) – 12 4/ 3 Ổ cứng HDD là gì? Ưu và nhược điểm củ ổ cứng HDD (huykhangpc.vn)a – /10 10