Nghiên cứu tìm hiểu về thiết bị lưu trữ dữ liệu từ tính (ổ cứng, đĩa mềm, băng từ)

H1: Bờn trong một ổ đĩa cứng II – Giới thiệu chung về ổ đĩa cứng: - Ổ cứng thường được gắn liền với mỏy tớnh để lưu trữ dữ liệu cho dựchỳng xuất hiện muộn hơn so với những chiếc mỏy tớnh

KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

BÀI TẬP LỚN

MÔN HỌC: KIẾN TRÚC MÁY TÍNH

Đề tài: Nghiên cứu và tìm hiểu về thiết bị lưu trữ dữ liệu từ tính

( ổ đĩa cứng, đĩa mềm, băng từ) Giáo viên hướng dẫn : Nguyễn Tuấn Tú

I – Nhiệm vụ chung của bài toán:

Nghiên cứu và tìm hiểu về thiết bị lu trữ dữ liệu từ tính (ổ đĩa cứng, đĩa mềm,băng từ)

II – Bố cục chung của bài báo cáo:

1 Giới thiệu chung về thiết bị lu trữ dữ liệu từ tính:

- Giới thiệu chung về lịch sử phát triển

- Vai trò và tầm quan trọng của các thiết bị lu trữ dữ liệu từ tính

2 Nội dung nghiên cứu và tìm hiểu chi tiết của từng thiết bị:

3 Các tài liệu tham khảo khác

- Tài liệu Tiếng Việt

- Tài liệu nớc ngoài

III – Nhiệm vụ của từng thành viên trong nhóm:

1

NN

 Các vấn đề về ổ đĩa cứng:Nguyễn văn lợi, Đỗ Đức Long.

 Các vấn đề về ổ đĩa mềm, đĩa mềm: Nguyễn Trần Long.

 Các vấn đề về băng từ : Trần Văn Luận , Nguyễn Đồng

Nam

1

NN

Nội dung thu hoạch

I – Khái niệm về ổ đĩa cứng:

- Ổ đĩa cứng, hay cũng gọi l à ổ cứng (tiếng Anh: Hard Disk Drive,

viết tắt: HDD) l thià ết bị dùng để lưutrữ dữ liệu trên bề mặt các tấm đĩahình tròn phủ vật liệu từ tính

- Ổ đĩa cứng l loà ại bộ nhớ "không thay

đổi" (non-volatile), có nghĩa l chà úngkhông bị mất dữ liệu khi ngừng cungcấp nguồn điện cho chúng. H1: Bờn trong một ổ đĩa cứng

II – Giới thiệu chung về ổ đĩa cứng:

- Ổ cứng thường được gắn liền với mỏy tớnh để lưu trữ dữ liệu cho dựchỳng xuất hiện muộn hơn so với những chiếc mỏy tớnh đầu tiờn.Với sự phỏt triển nhanh chúng của cụng nghệ, ổ đĩa cứng ngày nay cúkớch thước càng nhỏ đi đến cỏc chuẩn thụng dụng với dung lượng thỡngày càng tăng lờn Những thiết kế đầu tiờn ổ đĩa cứng chỉ dành chocỏc mỏy tớnh thỡ ngày nay ổ đĩa cứng cũn được sử dụng trong cỏc thiết

bị điện tử khỏc như mỏy nghe nhạc kĩ thuật số, mỏy ảnh số, điện thoại

di động thụng minh (SmartPhone), mỏy quay phim kĩ thuật số, thiết bị

kỹ thuật số hỗ trợ cỏ nhõn

- Khụng chỉ tuõn theo cỏc thiết kế ban đầu, ổ đĩa cứng đó cú những bướctiến cụng nghệ nhằm giỳp lưu trữ và truy xuất dữ liệu nhanh hơn: vớ dụ

sự xuất hiện của cỏc ổ đĩa cứng lai giỳp cho hệ điều hành hoạt động tối

ưu hơn, giảm thời gian khởi động của hệ thống, tiết kiệm năng lượng,

sự thay đổi phương thức ghi dữ liệu trờn cỏc đĩa từ làm cho dung lượngmỗi ổ đĩa cứng tăng lờn đỏng kể

IBM giới thiệu hệ thống đĩa 3340 "Winchester", ổ đĩa đầu tiên sử dụng kĩ

thuật lắp ráp đóng hộp (sealed head/disk assembly - HDA) Kĩ sư trưởng dự

án/chủ nhiệm dự án Kenneth Haughton đặt tên theo "súng trường Winchester"30-30 sau khi một thành viên trong nhóm gọi nó là "30-30" vì các trục quay 30

MB của ổ đĩa cứng Hầu hết các ổ đĩa hiện đại ngày nay đều sử dụng công nghệnày, và cái tên "Winchester" trở nên phổ biến khi nói về ổ đĩa cứng và dần biếnmất trong thập niên 1990

Trong một thời gian dài, ổ đĩa cứng có kích thước lớn và cồng kềnh, thíchhợp với một môi trường được bảo vệ của một trung tâm dữ liệu hoặc một vănphòng lớn hơn là trong môi trường công nghiệp khắc nghiệt (vì sự mong manh),hay văn phòng nhỏ hoặc nhà riêng (vì kích cỡ quá khổ và lượng điện năng tiêuthụ) Trước thập niên 1980, hầu hết ổ đĩa cứng có các tấm đĩa cỡ 8" (20 cm) hoặc14-inch (35 cm), cần một giá thiết bị cũng như diện tích sàn đáng kể (tiêu biểu làcác ổ đĩa cứng lớn có đĩa tháo lắp được, thường được gọi là "máy giặt"), và trongnhiều trường hợp cần tới điện cao áp hoặc thậm chí điện ba pha cho những mô tơlớn chúng dùng Vì lí do đó, các ổ đĩa cứng không được dùng phổ biến trong máy

vi tính đến tận năm 1980, khi Seagate Technology cho ra đời ổ đĩa ST-506 - ổ đĩa5,25" đầu tiên có dung lượng 5 MB Có một thực tế là trong cấu hình xuất xưởng,máy IBM PC (IBM 5150) không được trang bị ổ đĩa cứng

Thập niên 1990

Đa số các ổ đĩa cứng cho máy vi tính đầu thập kỷ 1980 không bán trực tiếpcho người dùng cuối bởi nhà sản xuất mà bởi các OEM như một phần của thiết bịlớn hơn (như Corvus Disk System và Apple ProFile) Chiếc IBM PC/XT được

Ổ đĩa lắp trong ngày càng được sử dụng nhiều trong PC trong khi các ổ đĩa lắpngoài tiếp tục phổ biến trên máy Macintosh của hãng Apple và các nền tảngkhác Mỗi máy Mac sản xuất giữa giữa các năm 1986 và 1998 đều có một cổngSCSI phía sau khiến cho việc lắp đặt thêm phần cứng mới trở nên dễ dạng; tương

tự như vậy, "toaster" (máy nướng bánh) Mac không có chỗ cho ổ đĩa cứng (haytrong Mac Plus không có chỗ lắp ổ đĩa cứng), các đời tiếp theo cũng vậy thế nên

ổ SCSI lắp ngoài là có thể hiểu được Các ổ đĩa SCSI lắp ngoài cũng phổ biếntrong các máy vi tính cổ như loạt Apple II và Commodore 64, và cũng được sửdụng rộng rãi trong máy chủ cho đến tận ngày nay Sự xuất hiện vào cuối thậpniên 1990 của các chuẩn giao tiếp ngoài như USB và FireWire khiến cho ổ đĩacứng lắp ngoài trở nên phổ biến hơn trong người dùng thông thường đặc biệt đốivới những ai cần di chuyển một khối lượng lớn dữ liệu giữa hai địa điểm Vì thế,phần lớn các ổ đĩa cứng sản xuất ra đều có trở thành lõi của các vỏ lắp ngoài

Ngày nay

Dung lượng ổ đĩa cứng tăng trưởng theo hàm mũ với thời gian Đối vớinhững máy PC thế hệ đầu, ổ đĩa dung lượng 20 megabyte được coi là lớn Cuốithập niên 1990 đã có những ổ đĩa cứng với dung lượng trên 1 gigabyte Vào thờiđiểm đầu năm 2005, ổ đĩa cứng có dung lượng khiêm tốn nhất cho máy tính đểbàn còn được sản xuất có dung lượng lên tới 40 gigabyte còn ổ đĩa lắp trong códung lượng lớn nhất lên tới một nửa terabyte (500 GB), và những ổ đĩa lắp ngoàiđạt xấp xỉ một terabyte Cùng với lịch sử phát triển của PC, các họ ổ đĩa cứng lớn

là MFM, RLL, ESDI, SCSI, IDE và EIDE, và mới nhất là SATA Ổ đĩa MFMđòi hỏi mạch điều khiển phải tương thích với phần điện trên ổ đĩa cứng hay nói

cách khác là ổ đĩa và mạch điều khiền phải tương thích RLL (Run Length

Limited) là một phương pháp mã hóa bit trên các tấm đĩa giúp làm tăng mật độ

bit Phần lớn các ổ đĩa RLL cần phải tương thích với bộ điều khiển nó làm việcvới ESDI là một giao diện được phát triển bởi Maxtor làm tăng tốc trao đổithông tin giữa PC và đĩa cứng SCSI (tên cũ là SASI dành cho Shugart (sic)

Associates), viết tắt cho Small Computer System Interface, là đối thủ cạnh tranh

ban đầu của ESDI Khi giá linh kiện điện tử giảm (do nhu cầu tăng lên) các chitiết điện tử trước kia đặt trên cạc điều khiển đã được đặt lên trên chính ổ đĩa

cứng Cải tiến này được gọi là ổ đĩa cứng tích hợp linh kiện điện tử (Integrated

Drive Electronics hay IDE) Các nhà sản xuất IDE mong muốn tốc độ của IDE

tiếp cận tới tốc độ của SCSI Các ổ đĩa IDE chậm hơn do không có bộ nhớ đệmlớn như các ổ đĩa SCSI và không có khả năng ghi trực tiếp lên RAM Các công tychế tạo IDE đã cố gắng khắc phục khoảng cách tốc độ này bằng phương pháp

đánh địa chỉ logic khối (Logical Block Addressing - LBA) Các ổ đĩa này được

gọi là EIDE

Cùng lúc với sự ra đời của EIDE, các nhà sản xuất SCSI đã tiếp tục cải tiến tốc

độ SCSI Những cải tiến đó đồng thời khiến cho giá thành của giao tiếp SCSI cao

IV – Vai trò và chức năng:

- Ổ đĩa cứng là một thiết bị rất quan trọng trong hệ thống bởi chỳngchứa dữ liệu thành quả của một quỏ trỡnh làm việc của những người sửdụng mỏy tớnh Những sự hư hỏng của cỏc thiết bị khỏc trong hệ thống

mỏy tớnh cú thể sửa chữa hoặc thay thế được, nhưng dữ liệu bị mất doyếu tố hư hỏng phần cứng của ổ đĩa cứng thường rất khú lấy lại được

- Ổ đĩa cứng là một khối duy nhất, cỏc đĩa cứng được lắp rỏp cố địnhtrong ổ ngay từ khi sản xuất nờn khụng thể thay thế được cỏc "đĩacứng" như với cỏch hiểu như đối với ổ đĩa mềm hoặc ổ đĩa quang

V – Cấu tạo:

Ổ đĩa cứng gồm cỏc thành phần, bộ phận cú

thể liệt kờ cơ bản và giải thớch sơ bộ như sau:

Cụm đĩa: Bao gồm toàn bộ cỏc đĩa, trục

 Đầu đọc (head): Đầu đọc/ghi dữ liệu

 Cần di chuyển đầu đọc (head arm hoặc

actuator arm)

H2: cấu tạo bên trong của ổ đĩa cứng

 Mạch điều khiển: cú nhiệm vụ điều khiển động cơ đồng trục, điều khiển

sự di chuyển của cần di chuyển đầu đọc để đảm bảo đến đỳng vị trớ trờn bềmặt đĩa

 Mạch xử lý dữ liệu: dựng để xử lý những dữ liệu đọc/ghi của ổ đĩa cứng

1

NN

 Bộ nhớ đệm (cache hoặc buffer): là nơi tạm lưu dữ liệu trong quá trình

đọc/ghi dữ liệu Dữ liệu trên bộ nhớ đệm sẽ mất đi khi ổ đĩa cứng ngừngđược cấp điện

 Đầu cắm nguồn cung cấp điện cho ổ đĩa cứng

 Đầu kết nối giao tiếp với máy tính

 Các cầu đấu thiết đặt (tạm dịch từ jumper) thiết đặt chế độ làm việc của ổ

đĩa cứng: Lựa chọn chế độ làm việc của ổ đĩa cứng (SATA 150 hoặcSATA 300) hay thứ tự trên các kênh trên giao tiếp IDE (master hay slavehoặc tự lựa chọn), lựa chọn các thông số làm việc khác

Vỏ đĩa cứng:

Vỏ ổ đĩa cứng gồm các phần: Phần đế chứa các linh kiện gắn trên nó, phầnnắp đậy lại để bảo vệ các linh kiện bên trong

Vỏ ổ đĩa cứng có chức năng chính nhằm định vị

các linh kiện và đảm bảo độ kín khít để không cho

phép bụi được lọt vào bên trong của ổ đĩa cứng

Ngoài ra, vỏ đĩa cứng còn có tác dụng chịu

có độ sạch cao, để đảm bảo áp suất cân bằng giữa môi trường bên trong và bênngoài, trên vỏ bảo vệ có các hệ lỗ thoáng đảm bảo cản bụi và cân bằng áp suất H3: Là một ổ đĩa cứng 5,25” có dung lượng 110 MB (bên phải), bên trái làmột ổ đĩa cứng 2,5” thông dụng cho máy tính xách tay ngày nay với dung lượng

có thể lên tới 160 GB hoặc cao hơn (đồng xu bên cạnh có giá trị so sánh về kíchthước thực của các loại ổ đĩa cứng)

1.Đĩa từ:

Đĩa từ (platter): Đĩa thường cấu tạo bằng nhôm

hoặc thuỷ tinh, trên bề mặt được phủ một lớp vật liệu

từ tính là nơi chứa dữ liệu Tuỳ theo hãng sản xuất mà

các đĩa này được sử dụng một hoặc cả hai mặt trên và

khi sản xuất, chúng có thể thay đổi vị trí khi định dạng cấp thấp ổ đĩa (low

format ).

Khi một ổ đĩa cứng đã hoạt động quá nhiều năm liên tục, khi kết quả kiểm trabằng các phần mềm cho thấy xuất hiện nhiều khối hư hỏng (bad block) thì cónghĩa là phần cơ của nó đã rơ rão và làm việc không chính xác như khi mới sảnxuất, lúc này thích hợp nhất là format cấp thấp cho nó để tương thích hơn với chế

độ làm việc của phần cơ

Tốc độ truyền dữ liệu (MBps)

Trên track chia thành những phần nhỏ bằng các đoạn hướng tâm thành các

sector Các sector là phần nhỏ cuối cùng được chia ra để chứa dữ liệu Theo

chuẩn thông thường thì một sector chứa dung lượng 512 byte

Số sector trên các track là khác nhau từ phần rìa đĩa vào đến vùng tâm đĩa, các ổđĩa cứng đều chia ra hơn 10 vùng mà trong mỗi vùng có số sector/track bằngnhau

Bảng sau cho thấy các khu vực với các thông số khác nhau và sự ảnh hưởngcủa chúng đến tốc độ truyền dữ liệu của ổ cứng Các khu vực ghi dữ liệu của ổ đĩacứng Hitachi Travelstar 7K60 2,5"

Tập hợp các track cùng cùng bán kính (cùng số hiệu trên) ở các mặt đĩa khác

nhau thành các cylinder Nói một cách chính xác hơn thì: khi đầu đọc/ghi đầu

tiên làm việc tại một track nào thì tập hợp toàn bộ các track trên các bề mặt đĩa

còn lại mà các đầu đọc còn lại đang làm việc tại đó gọi là cylinder (cách giải

thích này chính xác hơn bởi có thể xảy ra thường hợp các đầu đọc khác nhau có khoảng cách đến tâm quay của đĩa khác nhau do quá trình chế tạo).

Trên một ổ đĩa cứng có nhiều cylinder bởi có nhiều track trên mỗi mặt đĩa từ

2.Trục quay:

Trục quay là trục để gắn các đĩa từ lên nó, chúng được nối trực tiếp với động

cơ quay đĩa cứng Trục quay có nhiệm vụ truyền chuyển động quay từ động cơđến các đĩa từ

Trục quay thường chế tạo bằng các vật liệu nhẹ (như hợp kim nhôm) và đượcchế tạo tuyệt đối chính xác để đảm bảo trọng tâm của chúng không được sai lệch

- bởi chỉ một sự sai lệch nhỏ có thể gây lên sự rung lắc của toàn bộ đĩa cứng khilàm việc ở tốc độ cao, dẫn đến quá trình đọc/ghi không chính xác

3.Đầu đọc/ghi:

Đầu đọc đơn giản được cấu tạo gồm lõi ferit (trước đây là lõi sắt) và cuộn dây(giống như nam châm điện) Gần đây các công nghệ mới hơn giúp cho ổ đĩacứng hoạt động với mật độ xít chặt hơn như: chuyển các hạt từ sắp xếp theophương vuông góc với bề mặt đĩa nên các đầu đọc được thiết kế nhỏ gọn và pháttriển theo các ứng dụng công nghệ mới

4.Cần di chuyển đầu đọc/ghi:

Cần di chuyển đầu đọc/ghi là cỏc thiết bị mà đầu đọc/ghi gắn vào nú Cần cúnhiệm vụ di chuyển theo phương song song với cỏc đĩa từ ở một khoảng cỏchnhất định, dịch chuyển và định vị chớnh xỏc đầu đọc tại cỏc vị trớ từ mộp đĩa đếnvựng phớa trong của đĩa (phớa trục quay)

Cỏc cần di chuyển đầu đọc được di chuyển đồng thời với nhau do chỳng đượcgắn chung trờn một trục quay (đồng trục), cú nghĩa rằng khi việc đọc/ghi dữ liệutrờn bề mặt (trờn và dưới nếu là loại hai mặt) ở một vị trớ nào thỡ chỳng cũng hoạtđộng cựng vị trớ tương ứng ở cỏc bề mặt đĩa cũn lại

Sự di chuyển cần cú thể thực hiện theo hai phương thức:

 Sử dụng động cơ bước để truyền chuyển động

 Sử dụng cuộn cảm để di chuyển cần bằng lực từ

VI – Hoạt động:

1.Giao tiếp với mỏy tớnh:

Toàn bộ cơ chế đọc/ghi dữ liệu chỉ được thực hiện khi mỏy tớnh (hoặc cỏc thiết

bị sử dụng ổ đĩa cứng) cú yờu cầu truy xuất dữ liệu hoặc cần ghi dữ liệu vào ổ đĩacứng Việc thực hiện giao tiếp với mỏy tớnh do bo mạch của ổ đĩa cứng đảmnhiệm

Ta biết rằng mỏy tớnh làm việc khỏc nhau theo từng phiờn làm việc, từngnhiệm vụ mà khụng theo một kịch bản nào, do đú quỏ trỡnh đọc và ghi dữ liệuluụn luụn xảy ra, do đú cỏc tập tin luụn bị thay đổi, xỏo trộn vị trớ Từ đú dữ liệutrờn bề mặt đĩa cứng khụng được chứa một cỏch liờn tục mà chỳng nằm rải rỏckhắp nơi trờn bề mặt vật lý Một mặt khỏc mỏy tớnh cú thể xử lý đa nhiệm (thựchiện nhiều nhiệm vụ trong cựng một thời điểm) nờn cần phải truy cập đến cỏc tậptin khỏc nhau ở cỏc thư mục khỏc nhau

Như vậy cơ chế đọc và ghi dữ liệu ở ổ đĩa cứng khụng đơn thuần thực hiện từtheo tuần tự mà chỳng cú thể truy cập và ghi dữ liệu ngẫu nhiờn tại bất kỳ điểm

Thông qua giao tiếp với máy tính, khi giải quyết một tác vụ, CPU sẽ đòi hỏi

dữ liệu (nó sẽ hỏi tuần tự các bộ nhớ khác trước khi đến đĩa cứng mà thứ tựthường là cache L1-> cache L2 ->RAM) và đĩa cứng cần truy cập đến các dữ liệuchứa trên nó Không đơn thuần như vậy CPU có thể đòi hỏi nhiều hơn một tập tin

dữ liệu tại một thời điểm, khi đó sẽ xảy ra các trường hợp:

2.Ổ đĩa cứng chỉ đáp ứng một yêu cầu truy cập dữ liệu trong một thời điểm, các yêu cầu được đáp ứng tuần tự

3.Ổ đĩa cứng đồng thời đáp ứng các yêu cầu cung cấp dữ liệu theo phương thức riêng của nó

Trước đây đa số các ổ đĩa cứng đều thực hiện theo phương thức 1, có nghĩa làchúng chỉ truy cập từng tập tin cho CPU Ngày nay các ổ đĩa cứng đã được tích

hợp các bộ nhớ đệm (cache) cùng các công nghệ riêng của chúng (TCQ, NCQ)

giúp tối ưu cho hành động truy cập dữ liệu trên bề mặt đĩa nên ổ đĩa cứng sẽ thựchiện theo phương thức thứ 2 nhằm tăng tốc độ chung cho toàn hệ thống

4.Đọc và ghi dữ liệu trên bề mặt đĩa:

Sự hoạt động của đĩa cứng cần thực hiện đồng thời hai chuyển động: Chuyểnđộng quay của các đĩa và chuyển động của các đầu đọc

Sự quay của các đĩa từ được thực hiện nhờ các động cơ gắn cùng trục (với tốc

độ rất lớn: từ 3600 rpm cho đến 15.000 rpm) chúng thường được quay ổn định tạimột tốc độ nhất định theo mỗi loại ổ đĩa cứng

Khi đĩa cứng quay đều, cần di chuyển đầu đọc sẽ di chuyển đến các vị trí trêncác bề mặt chứa phủ vật liệu từ theo phương bán kính của đĩa Chuyển động nàykết hợp với chuyển động quay của đĩa có thể làm đầu đọc/ghi tới bất kỳ vị trí nàotrên bề mặt đĩa

Tại các vị trí cần đọc ghi, đầu đọc/ghi có các bộ cảm biến với điện trường đểđọc dữ liệu (và tương ứng: phát ra một điện trường để xoay hướng các hạt từ khighi dữ liệu)

Dữ liệu được ghi/đọc đồng thời trên mọi đĩa Việc thực hiện phân bổ dữ liệutrên các đĩa được thực hiện nhờ các mạch điều khiển trên bo mạch của ổ đĩacứng

S.M.A.R.T (Self-Monitoring, Analysis, and Reporting Technology) là công

nghệ tự động giám sát, chuẩn đoán và báo cáo các hư hỏng có thể xuất hiện của ổđĩa cứng để thông qua BIOS, các phần mềm thông báo cho người sử dụng biếttrước sự hư hỏng để có các hành động chuẩn bị đối phó (như sao chép dữ liệu dựphòng hoặc có các kế hoạch thay thế ổ đĩa cứng mới)

Trong thời gian gần đây S.M.AR.T được coi là một tiêu chuẩn quan trọngtrong ổ đĩa cứng S.M.A.R.T chỉ thực sự giám sát những sự thay đổi, ảnh hưởngcủa phần cứng đến quá trình lỗi xảy ra của ổ đĩa cứng (mà theo hãng Seagate thì

sự hư hỏng trong đĩa cứng chiếm tới 60% xuất phát từ các vấn đề liên quan đến

cơ khí): Chúng có thể bao gồm những sự hư hỏng theo thời gian của phần cứng:đầu đọc/ghi (mất kết nối, khoảng cách làm việc với bề mặt đĩa thay đổi), động cơ(xuống cấp, rơ rão), bo mạch của ổ đĩa (hư hỏng linh kiện hoặc làm việc sai).S.M.A.R.T không nên được hiểu là từ “smart” bởi chúng không làm cải thiệnđến tốc độ làm việc và truyền dữ liệu của ổ đĩa cứng Người sử dụng có thể bật(enable) hoặc tắt (disable) chức năng này trong BIOS (tuy nhiên không phảiBIOS của hãng nào cũng hỗ trợ việc can thiệp này)

2.Ổ cứng lai:

Ổ cứng lai (hybrid hard disk drive) là các ổ đĩa cứng thông thường được gắn

thêm các phần bộ nhớ flash trên bo mạch của ổ đĩa cứng Cụm bộ nhớ này hoạtđộng khác với cơ chế làm việc của bộ nhớ đệm (cache) của ổ đĩa cứng: Dữ liệuchứa trên chúng không bị mất đi khi mất điện

Trong quá trình làm việc của ổ cứng lai, vai trò của phần bộ nhớ flash như sau:

 Lưu trữ trung gian dữ liệu trước khi ghi vào đĩa cứng, chỉ khi máy tính đãđưa các dữ liệu đến một mức nhất định (tuỳ từng loại ổ cứng lai) thì ổ đĩacứng mới tiến hành ghi dữ liệu vào các đĩa từ, điều này giúp sự vận hànhcủa ổ đĩa cứng tối hiệu quả và tiết kiệm điện năng hơn nhờ việc khôngphải thường xuyên hoạt động

 Giúp tăng tốc độ giao tiếp với máy tính: Việc đọc dữ liệu từ bộ nhớ flashnhanh hơn so với việc đọc dữ liệu tại các đĩa từ

 Giúp hệ điều hành khởi động nhanh hơn nhờ việc lưu các tập tin khởiđộng của hệ thống lên vùng bộ nhớ flash

 Kết hợp với bộ nhớ đệm của ổ đĩa cứng tạo thành một hệ thống hoạt độnghiệu quả

Hiện tại (2007) ổ cứng lai cú giỏ thành khỏ đắt (khoảng 300 USD cho dunglượng 32 GB) nờn chỳng mới được sử dụng trong một số loại mỏy tớnh xỏch taycao cấp Trong tương lai, cỏc ổ cứng lai cú thể tớch hợp đến vài GB dung lượng

bộ nhớ flash sẽ khiến sự so sỏnh giữa chỳng với cỏc ổ cứng truyền thống sẽ trởlờn khỏc biệt hơn

VIII – Các thông số và đặc tính:

1.Dung lượng:

Dung lượng ổ đĩa cứng (Disk capacity) là một thụng số thường được người sử

dụng nghĩ đến đầu tiờn, là cơ sở cho việc so sỏnh, đầu tư và nõng cấp Người sửdụng luụn mong muốn sở hữu cỏc ổ đĩa cứng cú dung lượng lớn nhất cú thể theotầm chi phớ của họ mà cú thể khụng tớnh đến cỏc thụng số khỏc

Dung lượng ổ đĩa cứng được tớnh bằng: (số byte/sector) ì (số sector/track) ì(số cylinder) ì (số đầu đọc/ghi)

Dung lượng của ổ đĩa cứng tớnh theo cỏc đơn vị dung lượng cơ bản thụngthường: byte, kB MB, GB, TB

Theo thúi quen trong từng thời kỳ mà người ta cú thể sử dụng đơn vị nào,trong thời điểm năm 2007 người người ta thường sử dụng GB Ngày nay dunglượng ổ đĩa cứng đó đạt tầm đơn vị TB nờn rất cú thể trong tương lai – theo thúiquen, người ta sẽ tớnh theo TB

Đa số cỏc hóng sản xuất đều tớnh dung lượng theo cỏch cú lợi (theo cỏch tớnh 1

GB = 1000 MB mà thực ra phải là 1 GB = 1024 MB) nờn dung lượng mà hệ điềuhành (hoặc cỏc phần mềm kiểm tra) nhận ra của ổ đĩa cứng thường thấp hơn sovới dung lượng ghi trờn nhón đĩa (vớ dụ ổ đĩa cứng 40 GB thường chỉ đạt khoảng37-38 GB)

2.Tốc độ quay của ổ đĩa cứng:

Tốc độ quay của đĩa cứng thường được ký hiệu bằng rpm (viết tắt của từ tiếng

Anh: revolutions per minute) số vũng quay trong một phỳt.

Các tốc độ quay thông dụng thường là:

 3.600 rpm: Tốc độ của các ổ đĩa cứng đĩa thế hệ trước

 4.200 rpm: Thường sử dụng với các máy tính xách tay mức giá trung bình

và thấp trong thời điểm 2007

 5.400 rpm: Thông dụng với các ổ đĩa cứng 3,5” sản xuất cách đây 2-3năm; với các ổ đĩa cứng 2,5” cho các máy tính xách tay hiện nay đãchuyển sang tốc độ 5400 rpm để đáp ứng nhu cầu đọc/ghi dữ liệu nhanhhơn

 7.200 rpm: Thông dụng với các ổ đĩa cứng sản xuất trong thời gian hiệntại (2007)

 10.000 rpm, 15.000 rpm: Thường sử dụng cho các ổ đĩa cứng trong cácmáy tính cá nhân cao cấp, máy trạm và các máy chủ có sử dụng giao tiếpSCSI

3.Các thông số về thời gian trong ổ đĩa cứng:

 Thời gian tìm kiếm trung bình:

Thời gian tìm kiếm trung bình (Average Seek Time) là khoảng thời gian trung

bình (theo mili giây: ms) mà đầu đọc có thể di chuyển từ một cylinder này đếnmột cylinder khác ngẫu nhiên (ở vị trí xa chúng) Thời gian tìm kiếm trung bìnhđược cung cấp bởi nhà sản xuất khi họ tiến hành hàng loạt các việc thử việc đọc/ghi ở các vị trí khác nhau rồi chia cho số lần thực hiện để có kết quả thông sốcuối cùng

Thông số này càng thấp càng tốt

Thời gian tìm kiếm trung bình không kiểm tra bằng các phần mềm bởi cácphần mềm không can thiệp được sâu đến các hoạt động của ổ đĩa cứng

 Thời gian truy cập ngẫu nhiên:

Thời gian truy cập ngẫu nhiên (Random Access Time): Là khoảng thời gian

trung bình để đĩa cứng tìm kiếm một dữ liệu ngẫu nhiên Tính bằng mili giây(ms)

Đây là tham số quan trọng do chúng ảnh hưởng đến hiệu năng làm việc của

hệ thống, do đó người sử dụng nên quan tâm đến chúng khi lựa chọn giữa các ổđĩa cứng Thông số này càng thấp càng tốt

Tham số: Các ổ đĩa cứng sản xuất gần đây (2007) có thời gian truy cập ngẫunhiên trong khoảng: 5 đến 15 ms

1

NN

 Thời gian làm việc tin cậy:

Thời gian làm việc tin cậy MTBF: (Mean Time Between Failures) được tính

theo giờ (hay có thể hiểu một cách đơn thuần là tuổi thọ của ổ đĩa cứng) Đây làkhoảng thời gian mà nhà sản xuất dự tính ổ đĩa cứng hoạt động ổn định mà sauthời gian này ổ đĩa cứng có thể sẽ xuất hiện lỗi (và không đảm bảo tin cậy)

Một số nhà sản xuất công bố ổ đĩa cứng của họ hoạt động với tốc độ 10.000rpm với tham số: MTBF lên tới 1 triệu giờ, hoặc với ổ đĩa cứng hoạt động ở tốc

độ 15.000 rpm có giá trị MTBF đến 1,4 triệu giờ thì những thông số này chỉ làkết quả của các tính toán trên lý thuyết Hãy hình dung số năm mà nó hoạt độngtin cậy (khi chia thông số MTBF cho (24 giờ/ngày × 365 ngày/năm) sẽ thấy rằng

nó có thể dài hơn lịch sử của bất kỳ hãng sản xuất ổ đĩa cứng nào, do đó người sửdụng có thể không cần quan tâm đến thông số này

4.Bộ nhớ đệm:

Bộ nhớ đệm (cache hoặc buffer) trong ổ đĩa cứng cũng giống như RAM của

máy tính, chúng có nhiệm vụ lưu tạm dữ liệu trong quá trình làm việc của ổ đĩacứng

Độ lớn của bộ nhớ đệm có ảnh hưởng đáng kể tới hiệu suất hoạt động của ổđĩa cứng bởi việc đọc/ghi không xảy ra tức thời (do phụ thuộc vào sự di chuyểncủa đầu đọc/ghi, dữ liệu được truyền tới hoặc đi) sẽ được đặt tạm trong bộ nhớđệm

Đơn vị thường bính bằng kB hoặc MB

Trong thời điểm năm 2007, dung lượng bộ nhớ đệm thường là 2 hoặc 8 MBcho các loại ổ đĩa cứng dung lượng đến khoảng 160 GB, với các ổ đĩa cứng dụnglượng lớn hơn chúng thường sử dụng bộ nhớ đệm đến 16 MB hoặc cao hơn Bộnhớ đệm càng lớn thì càng tốt, nhưng hiệu năng chung của ổ đĩa cứng sẽ chữnglại ở một giá trị bộ nhớ đệm nhất định mà từ đó bộ nhớ đệm có thể tăng lênnhưng hiệu năng không tăng đáng kể

Hệ điều hành cũng có thể lấy một phần bộ nhớ của hệ thống (RAM) để tạo ramột bộ nhớ đệm lưu trữ dữ liệu được lấy từ ổ đĩa cứng nhằm tối ưu việc xử lý đốivới các dữ liệu thường xuyên phải truy cập, đây chỉ là một cách dùng riêng của

hệ điều hành mà chúng không ảnh hưởng đến cách hoạt động hoặc hiệu suất vốn

có của mỗi loại ổ đĩa cứng Có rất nhiều phần mềm cho phép tinh chỉnh cácthông số này của hệ điều hành tuỳ thuộc vào sự dư thừa RAM trên hệ thống

5.Chuẩn giao tiếp:

Các chuẩn giao tiếp của ổ đĩa cứng

SCSI Small Computer

System Interface Nhiều loại, xem thêm

SATA 300 Serial ATA 300 300 MBps

SATA 600 Serial ATA 600 600 MBps

Có nhiều chuẩn giao tiếp khác nhau giữa ổ đĩa cứng với hệ thống phần cứng,

sự đa dạng này một phần xuất phát từ yêu cầu tốc độ đọc/ghi dữ liệu khác nhaugiữa các hệ thống máy tính, phần còn lại các ổ giao tiếp nhanh có giá thành caohơn nhiều so với các chuẩn thông dụng

Trước đây, các chuẩn ATA và SATA thế hệ đầu tiên được sử dụng phổ biếntrong máy tính cá nhân thông thường trong khi chuẩn SCSI và Fibre Channel cótốc độ cao hơn được sử chủ yếu nhiều trong máy chủ và máy trạm Gần đây, cácchuẩn SATA thế hệ tiếp theo với tốc độ giao tiếp cao hơn đang được sử dụngrộng rãi trong các máy tính cá nhân sử dụng các thế hệ chipset mới

Bảng dưới đây so sánh các chuẩn ATA thường sử dụng nhiều với ổ đĩa cứngtrong thời gian gần đây

Chuẩn

Standard

Phát triển

(năm)

Công bố

(năm)

Loại bỏ

(năm)

PIO Modes

DMA Modes

UDMA Modes

Parallel Speed

(MBps)

Serial Speed

(MBps)

Đặc tính

ATA-1 1988 1994 1999 02 0 8,33 Hộ trợ lên tới

136.9GB; BIOS issues not

CHS/LBA BIOS translation defined up to 8.4GB; PC-Card

ATA-3 1995 1997 2002 04 02 16,67

SMART;

improved signal integrity;

LBA support mandatory; eliminated single-word DMA modes

Ultra-DMA modes; ATAPI Packet Interface;BIOS hỗ trợ tới 136.9GB

Faster UDMA modes; 80-pin cable with autodetection

100MBps UDMAmode; extended drive and BIOS support up to 144PB

133MBps UDMAmode; SerialATA

SMART = Self-Monitoring, Analysis, and Reporting Technology

1

NN

UDMA = Ultra DMA

6.Tốc độ truyền dữ liệu:

Tốc độ của các chuẩn giao tiếp không có nghĩa là ổ đĩa cứng có thể đáp ứngđúng theo tốc độ của nó, đa phần tốc độ truyền dữ liệu trên các chuẩn giao tiếpthấp hơn so với thiết kế của nó bởi chúng gặp các rào cản trong vấn đề công nghệchế tạo

Các thông số sau ảnh hưởng đến tốc độ truyền dữ liệu của ổ đĩa cứng:

 Tốc độ quay của đĩa từ

 Số lượng đĩa từ trong ổ đĩa cứng: bởi càng nhiều đĩa từ thì số lượng đầuđọc càng lớn, khả năng đọc/ghi của đồng thời của các đầu từ tại các mặtđĩa càng nhiều thì lượng dữ liệu đọc/ghi càng lớn hơn

 Công nghệ chế tạo: Mật độ sít chặt của các track và công nghệ ghi dữ liệutrên bề mặt đĩa (phương từ song song hoặc vuông góc với bề mặt đĩa): dẫnđến tốc độ đọc/ghi cao hơn

 Dung lượng bộ nhớ đệm: Ảnh hưởng đến tốc độ truyền dữ liệu tức thờitrong một thời điểm

Bảng so sánh sau tốc độ giữa các vùng ở các ổ cứng khác nhau dưới đây sẽgiúp chúng ta nhận ra một số yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ truyền dữ liệu của ổđĩa cứng

Ổ đĩa cứng Ultra-ATA/100 Hitachi (IBM) Deskstar 120GXP

Đa số các ổ đĩa cứng của máy tính cá nhân sử dụng hai loại điện áp nguồn: 5

Vdc và 12 Vdc (DC hoặc dc: Loại điện áp một chiều) Các ổ đĩa cứng cho máy

tính xách tay có thể sử dụng chỉ một loại điện áp nguồn 5 Vdc Các ổ đĩa cứnggắn trong các thiết bị số cầm tay khác có thể sử dụng các nguồn có mức điện ápthấp hơn với công suất thấp

Điện năng cung cấp cho các ổ đĩa cứng phần lớn phục vụ cho động cơ quaycác ổ đĩa, phần còn lại nhỏ hơn cung cấp cho bo mạch của ổ đĩa cứng Tuỳ từngloại động cơ mà chúng sử dụng điện áp 12V hoặc 5 Vdc hơn (thông qua địnhmức tiêu thụ dòng điện của nó tại các mức điện áp này) Trên mỗi ổ đĩa cứng đềughi rõ các thông số về dòng điện tiêu thụ của mỗi loại điện áp sử dụng để đảmbảo cho người sử dụng tính toán công suất chung

Ổ đĩa cứng thường tiêu thụ điện năng lớn nhất tại thời điểm khởi động của hệthống (hoặc thời điểm đĩa cứng bắt đầu hoạt động trở lại sau khi tạm nghỉ để tiếtkiệm điện năng) bởi sự khởi động của động cơ đồng trục quay các đĩa từ, cũnggiống như động cơ điện thông thường, dòng điện tiêu thụ đỉnh cực đại của giaiđoạn này có thể gấp 3 lần công suất tiêu thụ bình thường