Tiểu luận môn phương pháp nghiên cứu khoa học TỔNG QUAN VỀ SCAMPER VÀ PHÂN TÍCH QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN CỦA Ổ CỨNG

Cùng với sự phát triển ngày càng cao của công nghê thông tin thì tầm quantrọng của tư duy sáng tạo càng được chú trọng và nghiên cứu Trong phạm vi nội dung bài thu hoạch này em muốn đưa

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN TPHCM

KHOA: KHOA HỌC MÁY TÍNH CHƯƠNG TRÌNH ĐÀO TẠO THẠC SĨ CNTT

BÀI THU HOẠCH

MÔN: PHƯƠNG PHÁP NGUYÊN CỨU KHOA HỌC

L I M Đ U ỜI MỞ ĐẦU Ở ĐẦU ẦU

Trong cuộc sống ngày nay chúng ta đã thấy rất rõ được tầm quan trong của tư duy sángtạo, nó ảnh hưởng đến mọi mặt và len lỏi vào tất cả các hoạt động của đời sống xã hội ví

dụ trong kinh doanh thay đổi mẫu mã của sản phẩm hay chiến lược makerting có thể làmtăng doanh số hay trong các sản phẩm tin học nhầm hạ giá thành và nâng cao chất lượngsản phẩm Cùng với sự phát triển ngày càng cao của công nghê thông tin thì tầm quantrọng của tư duy sáng tạo càng được chú trọng và nghiên cứu

Trong phạm vi nội dung bài thu hoạch này em muốn đưa ra một cái nhìn tổng quan về 7nguyên lý sáng tạo của Scamper và ứng dụng của nó trong phân tích quá trình phát triển

và các đặt tính của ổ đĩa cứng

Bài thu hoạch gồm 5 phần chính:

 Sơ lược về phương pháp Scamper

 Tổng quan về ổ cứng

 Phân tích

 Kết luận

 Tài liệu tham khảo

Vì thời gian có hạn và sự mới mẻ của bộ môn nên không thể tránh khỏi thiếu sót trongquá trình tìm hiểu và thực hiện đề tài nên em rất mong nhận được sự nhận xét chân thànhcủa thầy để bổ sung thêm kiến thức và hoàn thiện hơn bài viết này

Cuối cùng em xin cảm ơn thầy GS.TSKH Hoàng Văn Kiếm vì thầy đã truyền tải kiến thứcnền tảng cho em Làm cho em nhận thức được đây là môn học vô cùng thú vị và là nềntảng quan trọng không chỉ trong sự phát triển của lĩnh vực khoa học máy tính mà còn liênquan đến tất cả mọi lĩnh vực khác trong cuộc sống cũng như đã giúp em hoàn thành bàithu hoạch này

M C L C ỤC LỤC ỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU 1

I SƠ LƯỢC VỀ PHƯƠNG PHÁP SCAMPER 4

1 Scamper là gì? 4

2 Phân tích SCAMPER 4

a Phép thay thế - Substitute: 4

b Phép kết hợp – Combine: 4

c Phép thích ứng – Adapt: 4

d Phép điều chỉnh – Modify: 5

e Phép thêm vào – Put: 5

f Phép loại bỏ - Eliminate: 5

g Phép nghịch đảo - Reverse: 5

II TỒNG QUAN VỀ Ổ CỨNG 6

1 Tổng quan 6

2 Lịch sử phát triển 6

a Năm 1955 6

b Năm 1961 7

c Năm 1973 7

d Thập niên 1990 7

e Ngày nay 8

3 Cấu tạo 9

a Cụm đĩa: 10

b Cụm đầu đọc 10

c Cụm mạch điện 10

d Vỏ đĩa cứng: 10

e Đĩa từ 11

f Track 11

g Sector 12

h Cylinder 12

i Trục quay 12

j Đầu đọc/ghi 12

k Cần di chuyển đầu đọc/ghi 13

4 Nguyên lý hoạt động 13

a Giao tiếp với máy tính 13

b Đọc và ghi dữ liệu trên bề mặt đĩa 14

5 Các công nghệ sử dụng ổ đĩa cứng 15

a S.M.A.R.T 15

b Ổ cứng lai 15

6 Thông số và đặc tính 16

a Dung lượng 16

b Tốc độ quay của ổ đĩa cứng 17

c Các thông số về thời gian trong ổ đĩa cứng 17

d Bộ nhớ đệm 18

e Chuẩn giao tiếp 19

f Tốc độ truyền dữ liệu 20

g Kích thước 21

h Sự sử dụng điện năng 22

i Các thông số khác 23

7 Thiết đặt các chế độ hoạt động của đĩa cứng 26

a Thiết đặt phần cứng thông qua cầu đấu 26

b Thiết đặt phần mềm 27

III PHÂN TÍCH THEO SCAMPER 32

1 Phép thay thế - Substitute 32

2 Phép kết hợp – Combine 32

3 Phép thích ứng – Adapt 33

4 Phép điều chỉnh – Modify 33

5 Phép thêm vào – Put 34

6 Phép loại bỏ - Eliminate 34

IV KẾT LUẬN 34

V TÀI LIỆU THAM KHẢO 35

I SƠ LƯỢC VỀ PHƯƠNG PHÁP SCAMPER

1 Scamper là gì?

SCAMPER là 1 kĩ năng tư duy tổng hợp do Michael Mikalko sáng tạo nên Đó là

1 công cụ tư duy khá hiệu quả, trợ giúp đắc lực trong quá trình tìm ra các phát kiếnnhằm thay đổi sản phẩm hoặc tiến trình công việc Kết quả mà phương pháp nàymang lại có thể áp dụng trực tiếp hoặc như điểm khởi đầu theo cách tư duy bên lềvấn đề

SCAMPER là 1 từ ghép cấu tạo từ chữ đầu của nhóm từ sau: Substitute,Combine, Adapt, Modify, Put, Eliminate, và Reverse

2 Phân tích SCAMPER

a Phép thay thế - Substitute:

Với 1 sản phẩm, bạn hãy quan sát thành phần tạo nên chúng và thử suynghĩ xem liệu các thành phẩm này có thể được thay thế bằng nguyên vậtliệu nào khác? Trong một quá trình làm việc, liệu vấn đề nhân lực thay thế

sẽ là ai? Có nên thay địa điểm? Đối tượng?

Các câu hỏi có thể đặt ra: Thay đổi cái gì để nâng cao chất lượng? Chuyện

gì xảy ra nếu tôi thay cái này bằng cái khác? Làm cách nào để đổi địa điểm,thời gian, nguyên vật liệu, vấn đề nhân lực?

Ví dụ: Trước đây ta không có món xúc xích hotdog chay nhưng giờ đã có,

nó làm bằng chất liệu ra củ quả

b Phép kết hợp – Combine:

Bạn hãy quan sát xem có thể biến tấu thêm gì, kết hợp thêm được gì để tạo

ra 1 sản phẩm mới, đề cao khả năng hợp lực của từng tính năng

Các câu hỏi có thể đặt ra: Nguyên vật liệu cần là gì? Các tính năng? Quytrình? Nhân lực? Cái gì có thể kết hợp lại? Sẽ kết hợp khâu nào? Ở đâu?

Ví dụ: Chúng ta cho ra loại bưu thiếp có nhạc, TV với đầu máy video

c Phép thích ứng – Adapt:

Nghĩ xem khi thay đổi, các tính năng này có phù hợp không?

Các câu hỏi có thể đặt ra: chúng ta có thể bắt chước cái gì? Mô phỏng cáigì?

Ví dụ: giường cho trẻ em cấu tạo như 1 chiếc xe đua

d Phép điều chỉnh – Modify:

Tăng và giảm kích cỡ, thay đổi hình dáng, thuộc tính ( ví dụ như màu sắc,

âm thanh, hương vị, hình thức mẫu mã,…) Nó có thể mạnh lên, cao lên, tolên hoặc ngược lại: nhẹ hơn, nhỏ hơn,…

e Phép thêm vào – Put:

Có thể áp dụng cho cách dùng khác? Mục đích khác? Lĩnh vực khác?Các câu hỏi đặt ra: Tôi có thể lấn sân sang thị trường nào? Thị trường nào

có thể tiêu thụ hàng của tôi?

Ví dụ: lốp xe có thể dùng làm hàng rào

f Phép loại bỏ - Eliminate:

Loại bỏ và đơn giản hoá các thành phần, nghĩ xem chuyện gì xảy ra nếubạn loại đi hàng loạt các quy trình, sản phẩm, vấn đề và cơ hội(probortunity ), nghĩ xem bạn sẽ làm gì với tình huống này?

Câu hỏi có thể đặt ra: : chuyện gì xảy ra nếu tôi loại bỏ 1 số thành phần củasản phẩm? Hướng giải quyết không theo cách thông thường?

Ví dụ: điện thoại không dây cố định ra đời điện thoại di động  điện thoại di động

g Phép nghịch đảo - Reverse:

Bạn có thể lật ngựợc vấn đề? Cách suy nghĩ này sẽ giúp bạn nhìn rõ mọigóc cạnh của vấn đề cũng như như cơ hội thấy điểm mới cho vấn đề (thamkhảo thêm nguyên tắc tư duy Reversal)

Câu hỏi có thể đặt ra: Chuyện gì xảy ra nếu tôi làm theo theo hướng khác?Nếu tôi lật ngược trât tự cách làm cũng như cách sử dụng?

Ví dụ: Cho ra loại vải không phân biệt mặt phải hay trái

II TỒNG QUAN VỀ Ổ CỨNG

1 Tổng quan

- Ổ đĩa cứng, hay còn gọi là ổ cứng (tiếng Anh: Hard Disk Drive, viết tắt:HDD) là thiết bị dùng để lưu trữ dữ liệu trên bề mặt các tấm đĩa hình trònphủ vật liệu từ tính

- Ổ đĩa cứng là loại bộ nhớ "không thay đổi" (non-volatile), có nghĩa làchúng không bị mất dữ liệu khi ngừng cung cấp nguồn điện cho chúng

- Ổ đĩa cứng là một thiết bị rất quan trọng trong hệ thống bởi chúng chứa dữliệu thành quả của một quá trình làm việc của những người sử dụng máytính Những sự hư hỏng của các thiết bị khác trong hệ thống máy tính cóthể sửa chữa hoặc thay thế được, nhưng dữ liệu bị mất do yếu tố hư hỏngphần cứng của ổ đĩa cứng thường rất khó lấy lại được

- Ổ cứng thường được gắn liền với máy tính để lưu trữ dữ liệu cho dù chúngxuất hiện muộn hơn so với những chiếc máy tính đầu tiên

- Với sự phát triển nhanh chóng của công nghệ, ổ đĩa cứng ngày nay có kíchthước càng nhỏ đi đến các chuẩn thông dụng với dung lượng thì ngày càngtăng lên Những thiết kế đầu tiên ổ đĩa cứng chỉ dành cho các máy tính thìngày nay ổ đĩa cứng còn được sử dụng trong các thiết bị điện tử khác nhưmáy nghe nhạc kĩ thuật số, máy ảnh số, điện thoại di động thông minh(SmartPhone), máy quay phim kĩ thuật số, thiết bị kỹ thuật số hỗ trợ cánhân

- Không chỉ tuân theo các thiết kế ban đầu, ổ đĩa cứng đã có những bước tiếncông nghệ nhằm giúp lưu trữ và truy xuất dữ liệu nhanh hơn: ví dụ sự xuấthiện của các ổ đĩa cứng lai giúp cho hệ điều hành hoạt động tối ưu hơn,giảm thời gian khởi động của hệ thống, tiết kiệm năng lượng, sự thay đổiphương thức ghi dữ liệu trên các đĩa từ làm cho dung lượng mỗi ổ đĩa cứngtăng lên đáng kể

2 Lịch sử phát triển

a Năm 1955

Ổ cứng đầu tiên trên thế giới có là IBM 350 Disk File được chế tạo bởiReynold Johnson ra mắt năm 1955 cùng máy tính IBM 305 Ổ cứng này cótới 50 tấm đĩa kích thước 24" với tổng dung lượng là 5 triệu kí tự Một đầu

từ được dùng để truy nhập tất cả các tấm đĩa khiến cho tốc độ truy nhậptrung bình khá thấp.

b Năm 1961

Thiết bị lưu trữ dữ liệu IBM 1301 ra mắt năm 1961 bắt đầu sử dụng mỗiđầu từ cho một mặt đĩa.Ổ đĩa đầu tiên có bộ phận lưu trữ tháo lắp được là ổIBM 1311 Ổ này sử dụng đĩa IBM 1316 có dung lượng 2 triệu kí tự

c Năm 1973

IBM giới thiệu hệ thống đĩa 3340 "Winchester", ổ đĩa đầu tiên sử dụng kĩthuật lắp ráp đóng hộp (sealed head/disk assembly - HDA) Kĩ sư trưởng dựán/chủ nhiệm dự án Kenneth Haughton đặt tên theo "súng trườngWinchester" 30-30 sau khi một thành viên trong nhóm gọi nó là "30-30" vìcác trục quay 30 MB của ổ đĩa cứng Hầu hết các ổ đĩa hiện đại ngày nayđều sử dụng công nghệ này, và cái tên "Winchester" trở nên phổ biến khinói về ổ đĩa cứng và dần biến mất trong thập niên 1990

d 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 củathiết bị lớn hơn (như Corvus Disk System và Apple ProFile) Chiếc IBMPC/XT được bán ra đã có một ổ đĩa cứng lắp trong nhưng xu hướng tự càiđặt nâng cấp bắt đầu xuất hiện Các công ty chế tạo ổ đĩa cứng bắt đầu tiếpthị với người dùng cuối bên cạnh OEM và đến giữa thập niên 1990, ổ đĩacứng bắt đầu xuất hiện trong các cửa hàng bán lẻ

Ổ đĩa lắp trong ngày càng được sử dụng nhiều trong PC trong khi các ổ đĩalắp ngoài tiếp tục phổ biến trên máy Macintosh của hãng Apple và các nềntảng khác Mỗi máy Mac sản xuất giữa giữa các năm 1986 và 1998 đều cómột cổng SCSI phía sau khiến cho việc lắp đặt thêm phần cứng mới trở nên

dễ dàng; tương tự như vậy, "toaster" (máy nướng bánh) Mac không có chỗcho ổ đĩa cứng (hay trong Mac Plus không có chỗ lắp ổ đĩa cứng), các đờitiếp theo cũng vậy thế nên ổ SCSI lắp ngoài là có thể hiểu được Các ổ đĩaSCSI lắp ngoài cũng phổ biến trong các máy vi tính cổ như loạt Apple II vàCommodore 64, và cũng được sử dụng rộng rãi trong máy chủ cho đến tậnngày nay Sự xuất hiện vào cuối thập niên 1990 của các chuẩn giao tiếp

ngoài như USB và FireWire khiến cho ổ đĩa cứng lắp ngoài trở nên phổbiến hơn trong người dùng thông thường đặc biệt đối với những ai cần dichuyển một khối lượng lớn dữ liệu giữa hai địa điểm Vì thế, phần lớn các ổđĩa cứng sản xuất ra đều có trở thành lõi của các vỏ lắp ngoài.

e 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.Cuối thập niên 1990 đã có những ổ đĩa cứng với dung lượng trên 1gigabyte Vào thời điểm đầu năm 2005, ổ đĩa cứng có dung lượng khiêmtốn nhất cho máy tính để bàn còn được sản xuất có dung lượng lên tới 40gigabyte còn ổ đĩa lắp trong có dung lượng lớn nhất lên tới một nửaterabyte (500 GB), và những ổ đĩa lắp ngoài đạt xấp xỉ một terabyte Cùngvới 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 MFM đòi hỏi mạch điềukhiển phải tương thích với phần điện trên ổ đĩa cứng hay nói cách khác là ổđĩa và mạch điều khiền phải tương thích RLL (Run Length Limited) là mộtphương pháp mã hóa bit trên các tấm đĩa giúp làm tăng mật độ bit Phần lớncác ổ đĩa RLL cần phải tương thích với bộ điều khiển nó làm việc với.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 cạnhtranh ban đầu của ESDI Khi giá linh kiện điện tử giảm (do nhu cầu tănglên) các chi tiết điện tử trước kia đặt trên cạc điều khiển đã được đặt lêntrên chính ổ đĩa cứng Cải tiến này được gọi là ổ đĩa cứng tích hợp linh kiệnđiện tử (Integrated Drive Electronics hay IDE) Các nhà sản xuất IDE mongmuốn tốc độ của IDE tiếp cận tới tốc độ của SCSI Các ổ đĩa IDE chậm hơn

do không có bộ nhớ đệm lớn như các ổ đĩa SCSI và không có khả năng ghitrực tiếp lên RAM Các công ty chế tạo IDE đã cố gắng khắc phục khoảngcách tốc độ này bằng phương pháp đánh địa chỉ logic khối (Logical BlockAddressing - LBA) Các ổ đĩa này được gọi là EIDE Cùng lúc với sự ra đờicủa EIDE, các nhà sản xuất SCSI đã tiếp tục cải tiến tốc độ SCSI Nhữngcải tiến đó đồng thời khiến cho giá thành của giao tiếp SCSI cao thêm Để

có thể vừa nâng cao hiệu suất của EIDE vừa không làm tăng chi phí cho cáclinh kiện điện tử không có cách nào khác là phải thay giao diện kiểu "songsong" bằng kiểu "nối tiếp", và kết quả là sự ra đời của giao diện SATA Tuy

nhiên, hiệu suất làm việc của các ổ đĩa cứng SATA thế hệ đầu và các ổ đĩaPATA không có sự khác biệt đáng kể.

Ngoài ra còn có ổ lưu trữ thể rắn SSD là một thiết bị lưu trữ sử dụng bộnhớ flash để lưu trữ dữ liệu trên máy tính một cách bền vững Một ổ SSDđồng thời mô phỏng quá trình lưu trữ và truy cập dữ liệu giống như ổ đĩacứng (HDD) thông thường và do đó dễ dàng được sử dụng cho nhiều mụcđích khác nhau Ổ SSD sử dụng SRAM hoặc DRAM hoặc bộ nhớ Flash đểlưu dữ liệu, không nên nhầm lẫn với RAM Disk là một công nghệ môphỏng và lưu dữ liệu trên RAM Nhờ việc sử dụng RAM để lưu dữ liệu,hoạt động đọc/ghi dữ liệu của SSD không kéo theo sự chuyển động của bất

cứ phần nào trên ổ đĩa và do đó làm ổ đĩa bền vững hơn so với HDD, gầnnhư không gây tiếng ồn, không có độ trễ cơ học nên mang lại tốc độ truycập cao hơn Đồng thời không mất thời gian khởi động như ổ HDD Ngoài

ra, nhờ không sử dụng đầu đọc cơ học để truy cập dữ liệu, SSD tiêu tốn ítđiện năng hơn HDD và có thể hoạt động ở điện áp thấp hơn so với HDD,kích thước gọn hơn Do đó, nó được sử dụng trong nhiều máy tính điện ápthấp Ổ SSD của Texas Instrument sử dụng RAM có thời gian truy cập dữliệu là 15 micro giây, nhanh gấp 250 lần ổ cứng truyền thống, còn ổ SSD sửdụng bộ nhớ flash có thời gian truy cập dữ liệu từ 80-120 micro giây.ỔSSD có dải hoạt động nhiệt cao hơn HDD, thông thường trong dải nhiệt 5-55oC Một số ổ flash có thể hoạt động ở nhiệt độ 70oC Tuy nhiên, ổ SSD

có những hạn chế về dung lượng lưu trữ, độ bền đọc/ghi so với ổ HDDthông thường Hiện nay một ổ SSD dạng Flash có thể đọc ghi tối đa khoảng10.000 lần cho ổ loại MLC và 100.000 lần cho ổ loại SLC Ổ SSD đắt hơnnhiều lần so với HDD nếu tính trên đơn vị dung lượng lưu trữ

Gần đây WD(Western Digital) vừa chính thức ra mắt dòng sản phẩm ổ đĩakép WD Black2 – sáng tạo độc đáo trong ngành lưu trữ, tổng hòa giữa 120

GB ổ đĩa thể rắn (SSD) với 1 TB ổ đĩa cơ (HDD) trong một ổ đĩa 2,5 inch,mang đến giải pháp lưu trữ kép đầy mạnh mẽ Ổ đĩa kép WD Black2 làthiết bị hoàn hảo cho người tiêu dùng và các nhà cung cấp dịch vụ đang cầnnâng cấp máy tính xách tay, máy tính để bàn kích thước nhỏ cũng như các

hệ thống máy để bàn tất cả trong một (AIO) với hiệu năng của SSD và khảnăng lưu trữ của HDD Thiết bị kết nối thông qua một cáp đơn và tươngthích với các khe 9,5 mm truyền thống

3 Cấu tạo

Ổ đĩa cứng gồm các thành phần, bộ phận có thể liệt kê cơ bản và giải thích sơ bộnhư sau:

a Cụm đĩa:

Bao gồm toàn bộ các đĩa, trục quay và động cơ

 Đĩa từ

 Trục quay: truyền chuyển động của đĩa từ

 Động cơ: Được gắn đồng trục với trục quay và các đĩa

b Cụm đầu đọc

 Đầu đọc (head): Đầu đọc/ghi dữ liệu

 Cần di chuyển đầu đọc (head arm hoặc actuator arm)

 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 việccủa ổ đĩa cứng: Lựa chọn chế độ làm việc của ổ đĩa cứng (SATA

150 hoặc SATA 300) hay thứ tự trên các kênh trên giao tiếp IDE(master hay slave hoặc tự lựa chọn), lựa chọn các thông số làm việckhác

d Vỏ đĩa cứng:

 Vỏ ổ đĩa cứng gồm các phần: Phần đế chứa các linh kiện gắn trên

nó, phần nắp đậy lại để bảo vệ các linh kiện bên trong

 Vỏ ổ đĩa cứng có chức năng chính nhằm định vị các linh kiện vàđảm bảo độ kín khít để không cho phép bụi được lọt vào bên trongcủa ổ đĩa cứng.

 Ngoài ra, vỏ đĩa cứng còn có tác dụng chịu đựng sự va chạm (ở mức

độ thấp) để bảo vệ ổ đĩa cứng

Do đầu từ chuyển động rất sát mặt đĩa nên nếu có bụi lọt vào trong ổđĩa cứng cũng có thể làm xước bề mặt, mất lớp từ và hư hỏng từngphần (xuất hiện các khối hư hỏng (bad block)) Thành phần bêntrong của ổ đĩa cứng là không khí có độ sạch cao, để đảm bảo ápsuất cân bằng giữa môi trường bên trong và bên ngoài, trên vỏ bảo

vệ có các hệ lỗ thoáng đảm bảo cản bụi và cân bằng áp suất

e Đĩa từ

Đĩa từ (platter): Đĩa thường cấu tạo bằng nhôm hoặc thuỷ tinh, trên bề mặtđược phủ một lớp vật liệu từ tính là nơi chứa dữ liệu Tuỳ theo hãng sảnxuất mà các đĩa này được sử dụng một hoặc cả hai mặt trên và dưới Sốlượng đĩa có thể nhiều hơn một, phụ thuộc vào dung lượng và công nghệcủa mỗi hãng sản xuất khác nhau

Mỗi đĩa từ có thể sử dụng hai mặt, đĩa cứng có thể có nhiều đĩa từ, chúnggắn song song, quay đồng trục, cùng tốc độ với nhau khi hoạt động

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

g Sector

Trên track chia thành những phần nhỏ bằng các đoạn hướng tâm thành cácsector Các sector là phần nhỏ cuối cùng được chia ra để chứa dữ liệu Theochuẩn 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 ổ đĩa cứng đều chia ra hơn 10 vùng mà trong mỗi vùng có sốsector/track bằng nhau

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 đĩa cứng Hitachi Travelstar 7K60 2,5"

h Cylinder

Tập hợp các track cùng bán kính (cùng số hiệu trên) ở các mặt đĩa khácnhau thành các cylinder Nói một cách chính xác hơn thì: khi đầu đọc/ghiđầu tiên làm việc tại một track nào thì tập hợp toàn bộ các track trên các bềmặt 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 đầuđọc khác nhau có khoảng cách đến tâm quay của đĩa khác nhau do quá trìnhchế tạo)

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

i Trục quay

Trục quay là trục để gắn các đĩa từ lên nó, chúng được nối trực tiếp vớiđộng cơ quay đĩa cứng Trục quay có nhiệm vụ truyền chuyển động quay từđộng cơ đến các đĩa từ

Trục quay thường chế tạo bằng các vật liệu nhẹ (như hợp kim nhôm) vàđược chế tạo tuyệt đối chính xác để đảm bảo trọng tâm của chúng khôngđược sai lệch - bởi chỉ một sự sai lệch nhỏ có thể gây lên sự rung lắc củatoàn bộ đĩa cứng khi làm việc ở tốc độ cao, dẫn đến quá trình đọc/ghikhông chính xác

j Đầu đọc/ghi

Đầu đọc đơn giản được cấu tạo gồm lõi ferit (trước đây là lõi sắt) và cuộndây (giống như nam châm điện) Gần đây các công nghệ mới hơn giúp cho

ổ đĩa cứng hoạt động với mật độ xít chặt hơn như: chuyển các hạt từ sắpxếp theo phương vuông góc với bề mặt đĩa nên các đầu đọc được thiết kếnhỏ gọn và phát triển theo các ứng dụng công nghệ mới

Đầu đọc trong đĩa cứng có công dụng đọc dữ liệu dưới dạng từ hoá trên bềmặt đĩa từ hoặc từ hoá lên các mặt đĩa khi ghi dữ liệu

Số đầu đọc ghi luôn bằng số mặt hoạt động được của các đĩa cứng, có nghĩachúng nhỏ hơn hoặc bằng hai lần số đĩa (nhỏ hơn trong trường hợp ví dụhai đĩa nhưng chỉ sử dụng 3 mặt)

k Cần di chuyển đầu đọc/ghi

Cần di chuyển đầu đọc/ghi là các thiết bị mà đầu đọc/ghi gắn vào nó Cần

có nhiệm vụ di chuyển theo phương song song với các đĩa từ ở một khoảngcách nhất định, dịch chuyển và định vị chính xác đầu đọc tại các vị trí từmép đĩa đến vùng phía trong của đĩa (phía trục quay)

Các cần di chuyển đầu đọc được di chuyển đồng thời với nhau do chúngđược gắn chung trên một trục quay (đồng trục), có nghĩa rằng khi việc đọc/ghi dữ liệu trên bề mặt (trên và dưới nếu là loại hai mặt) ở một vị trí nào thìchúng cũng hoạt động cùng vị trí tương ứng ở các bề mặt đĩa còn lại

Sự di chuyển cần có 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

4 Nguyên lý hoạt động

a Giao tiếp với máy tính

Toàn bộ cơ chế đọc/ghi dữ liệu chỉ được thực hiện khi máy tính (hoặc cácthiết bị sử dụng ổ đĩa cứng) có yêu cầu truy xuất dữ liệu hoặc cần ghi dữliệu vào ổ đĩa cứng Việc thực hiện giao tiếp với máy tính do bo mạch của ổđĩa cứng đảm nhiệm

Ta biết rằng máy tính làm việc khác nhau theo từng phiên làm việc, từngnhiệm vụ mà không theo một kịch bản nào, do đó quá trình đọc và ghi dữliệu luôn luôn xảy ra, do đó các tập tin luôn bị thay đổi, xáo trộn vị trí Từ

đó dữ liệu trên bề mặt đĩa cứng không được chứa một cách liên tục màchúng nằm rải rác khắp nơi trên bề mặt vật lý Một mặt khác máy tính có

thể xử lý đa nhiệm (thực hiện nhiều nhiệm vụ trong cùng một thời điểm)nên cần phải truy cập đến các tập tin khác nhau ở các thư mục khác nhau.Như vậy cơ chế đọc và ghi dữ liệu ở ổ đĩa cứng không đơn thuần thực hiện

từ theo tuần tự mà chúng có thể truy cập và ghi dữ liệu ngẫu nhiên tại bất

kỳ điểm nào trên bề mặt đĩa từ, đó là đặc điểm khác biệt nổi bật của ổ đĩacứng so với các hình thức lưu trữ truy cập tuần tự (như băng từ)

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 liệu chứa trên nó Không đơn thuần như vậy CPU có thể đòi hỏi nhiềuhơn một tập tin dữ liệu tại một thời điểm, khi đó sẽ xảy ra các trường hợp:

 Ổ đĩa cứng chỉ đáp ứng một yêu cầu truy cập dữ liệu trong một thờiđiểm, các yêu cầu được đáp ứng tuần tự

 Ổ đĩa cứng đồng thời đáp ứng các yêu cầu cung cấp dữ liệu theophương thức riêng của nó

Trước đây đa số các ổ đĩa cứng đều thực hiện theo phương thức 1, có nghĩa

là chúng chỉ truy cập từng tập tin cho CPU Ngày nay các ổ đĩa cứng đãđược 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 đĩanên ổ đĩa cứng sẽ thực hiện theo phương thức thứ 2 nhằm tăng tốc độ chungcho toàn hệ thống

b Đọc và ghi dữ liệu trên bề mặt đĩa

Sự hoạt động của đĩa cứng cần thực hiện đồng thời hai chuyển động:Chuyển động 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 (vớitốc độ rất lớn: từ 3600 rpm cho đến 15.000 rpm) chúng thường được quay

ổn định tại một 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 trítrên các bề mặt chứa phủ vật liệu từ theo phương bán kính của đĩa Chuyểnđộng này kết hợp với chuyển động quay của đĩa có thể làm đầu đọc/ghi tớibất kỳ vị trí nào trên bề mặt đĩa

Tại các vị trí cần đọc ghi, đầu đọc/ghi có các bộ cảm biến với điện trường

để đọc dữ liệu (và tương ứng: phát ra một điện trường để xoay hướng cáchạt từ khi ghi dữ liệu)

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

đề liên quan đến cơ khí): Chúng có thể bao gồm những sự hư hỏng theothời gian của phần cứng: đầu đọc/ghi (mất kết nối, khoảng cách làm việcvới 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 cảithiện đến 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 nhiênkhông phải BIOS của hãng nào cũng hỗ trợ việc can thiệp này)

b Ổ cứng lai

Ổ cứng lai (hybrid hard disk drive) là các ổ đĩa cứng thông thường đượcgắn thêm các phần bộ nhớ flash trên bo mạch của ổ đĩa cứng Cụm bộ nhớnày hoạt động khác với cơ chế làm việc của bộ nhớ đệm (cache) của ổ đĩacứng: Dữ liệu chứa 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 nhưsau:

 Lưu trữ trung gian dữ liệu trước khi ghi vào đĩa cứng, chỉ khi máytính đã đưa các dữ liệu đến một mức nhất định (tuỳ từng loại ổ cứnglai) thì ổ đĩa cứng mới tiến hành ghi dữ liệu vào các đĩa từ, điều này

giúp sự vận hành của ổ đĩa cứng tối hiệu quả và tiết kiệm điện nănghơn nhờ việc không phải thường xuyên hoạt động.

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

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

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

Những ổ cứng lai được sản xuất hiện nay thường sử dụng bộ nhớ flash vớidung lượng khiêm tốn ở 256 MB bởi chịu áp lực của vấn đề giá thành sảnxuất Do sử dụng dung lượng nhỏ như vậy nên chưa cải thiện nhiều đếnviệc giảm thời gian khởi động hệ điều hành, dẫn đến nhiều người sử dụngchưa cảm thấy hài lòng với chúng Tuy nhiên người sử dụng thường khónhận ra sự hiệu quả của chúng khi thực hiện các tác vụ thông thường hoặcviệc tiết kiệm năng lượng của chúng

Hiện tại (2007) ổ cứng lai có giá thành khá đắt (khoảng 300 USD cho dunglượng 32 GB) nên chúng mới được sử dụng trong một số loại máy tính xáchtay cao cấp Trong tương lai, các ổ cứng lai có thể tích hợp đến vài GBdung lượng bộ nhớ flash sẽ khiến sự so sánh giữa chúng với các ổ cứngtruyền thống sẽ trở lên khác biệt hơn

6 Thông số và đặc tính

a Dung lượng

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

sử dụng nghĩ đến đầu tiên, là cơ sở cho việc so sánh, đầu tư và nâng cấp.Người sử dụng luôn mong muốn sở hữu các ổ đĩa cứng có dung lượng lớnnhất có thể theo tầm chi phí của họ mà có thể không tính đến các thông sốkhác

Dung lượng ổ đĩa cứng được tính bằng: (số byte/sector) × (số sector/track)

× (số cylinder) × (số đầu đọc/ghi)

Dung lượng của ổ đĩa cứng tính theo các đơn vị dung lượng cơ bản thôngthường: byte, kB MB, GB, TB

Theo thói quen trong từng thời kỳ mà người ta có thể sử dụng đơn vị nào,trong thời điểm năm 2007 người người ta thường sử dụng GB Ngày naydung lượng ổ đĩa cứng đã đạt tầm đơn vị TB nên rất có thể trong tương lai –theo thói quen, người ta sẽ tính theo TB

Đa số các hãng sản xuất đều tính dung lượng theo cách có lợi (theo cáchtính 1 GB = 1000 MB mà thực ra phải là 1 GB = 1024 MB) nên dung lượng

mà hệ điều hành (hoặc các phần mềm kiểm tra) nhận ra của ổ đĩa cứngthường thấp hơn so với dung lượng ghi trên nhãn đĩa (ví dụ ổ đĩa cứng 40

GB thường chỉ đạt khoảng 37-38 GB)

b Tốc độ quay của ổ đĩa cứng

Tốc độ quay của đĩa cứng thường được ký hiệu bằng rpm (viết tắt của từtiếng Anh: revolutions per minute) số vòng quay trong một phút

Tốc độ quay càng cao thì ổ càng làm việc nhanh do chúng thực hiệnđọc/ghi nhanh hơn, thời gian tìm kiếm thấp

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 trungbình và thấp trong thời điểm 2007

 5.400 rpm: Thông dụng với các ổ đĩa cứng 3,5” sản xuất cách đây

2-3 năm; với các ổ đĩa cứng 2,5” cho các máy tính xách tay hiện nay

đã chuyển sang tốc độ 5400 rpm để đáp ứng nhu cầu đọc/ghi dữ liệunhanh hơn

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

 10.000 rpm, 15.000 rpm: Thường sử dụng cho các ổ đĩa cứng trongcác máy tính cá nhân cao cấp, máy trạm và các máy chủ có sử dụnggiao tiếp SCSI

c 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 thờigian trung bình (theo mili giây: ms) mà đầu đọc có thể di chuyển từmột cylinder này đến một cylinder khác ngẫu nhiên (ở vị trí xachúng) Thời gian tìm kiếm trung bình được cung cấp bởi nhà sảnxuất khi họ tiến hành hàng loạt các việc thử việc đọc/ghi ở các vị tríkhác nhau rồi chia cho số lần thực hiện để có kết quả thông số cuốicùng