TÌM HIỂU CẤU TRÚC BẢO TRÌ MÁY TÍNH

Lịch sử nhân loại đã chứng kiến những cuộc cách mạng về khoa học kĩ thuật và gần đây nhất là cuộc cách mạng về công nghệ thông tin

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

-

 -BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

(HỆ TRUNG CẤP)

ĐỀ TÀI : TÌM HIỂU CẤU TRÚC BẢO TRÌ MÁY TÍNH

Giáo viên hướng dẫn : MAI THANH HỒNG

Nhóm sinh viên : TẠ DUY QUÂN

NGUYỄN TIẾN DŨNG NGUYỄN CHÍ QUYẾT

Lớp : TIN1- K56

Niên khóa : 2009-2011

HÀ NỘI , NGÀY 29 THÁNG 7 NĂM 2011 LỜI NÓI ĐẦU

Cùng với sự phát triển của thế giới và xu hướng hội nhập kinh tế quốc tế, đấtnước ta đang dần đổi mới và buớc vào thời kí công nghiệp , vừa xây dựng cơ sở vậtchất, kĩ thuật vừa phát triển nền kinh tế đất nuớc Hiện nay nước ta đang xây dựng

và phát triển các khu công nghiệp , khu đô thị , cao ốc … Do đó, ngành công nghệthông tin không thể nào thiếu và có vai trò rất quan trọng trong quá trình xây dựng

và phát triển đất nước

Trong công cuộc công nghiệp hóa và hiện đại hóa cũng như tiến trình hội nhậpsâu vào nền kinh tế thế giới nói chung và các quốc gia trong tố chức WTO nóiriêng đặt ra cho nền kinh tế và sản xuất của chúng ta cần phải đáp ứng được cácyêu cầu chung của thế giới Có thể nhận thấy một điều là nền sản xuất của chúng tahiện tại mang tính thủ công và hết sức lạc hậu, do đó điều kiện cần và đủ để quátrình hội nhập thành công là phải hiện đại hóa nền kinh tế, hiện đại hóa và tự độngquá trình sản xuất

Lịch sử nhân loại đã chứng kiến những cuộc cách mạng về khoa học kĩ thuật vàgần đây nhất là cuộc cách mạng về công nghệ thông tin Với sự trợ giúp củamáytính và hệ thống máy tính, con người đã nâng cao năng suất và tự động hóangày một hiệu quả hơn

Nằm trong chương trình đào tạo chuyên ngành công nghệ thông tin của trườngđại học công nghiệp hà nội Với mục đích bổ sung kiến thức và kĩ năng nghềnghịệp làm tiền đề cho quá trình công tác sau này

Nhóm chúng em chọn đề tài: TÌM HIỂU CẤU TRÚC VÀ BẢO TRÌ MÁY TÍNH.

Đề tài này nhằm trang bị cho em những nội dung như sau:

+ Lịch sử phát triển của máy tính , các thế hệ của máy tính , và cách phân loạimáy tính ,các biến đổi cơ bản của hệ thống

+ Giới thiệu các thành phần cơ bản của một hệ thống máy tính , khái niện về cấutrúc máy tính , mô tả kiến trúc máy tính , các kiểu cấu tạo

+ Giới thiệu cấu trúc của bộ vi sử lý trung tâm, tổ trức chức năng và nguyên lýhoạt động của các bộ phận bên trong máy tính mô tả đặc điểm chi tiết các bộ phậntrên máy tính , và một số kỹ thuật sử lý trong quá trình vận hành máy tính

Cuối cùng nhóm chúng em xin chân thành cảm ơn thầy cô đã tạo điều kiện vàgiúp đỡ chúng em trong thời gian vừa qua cùng toàn thể các thày cô giáo trongkhoa công nghẹ thông tin,đã nhiệt tình giúp đỡ và cho chúng em nhiều kiến thứcquý giá về những vấn đề mà chúng em đang tìm hiểu giúp chúng em hoàn thành đềtài thực tập một cách tốt nhất

Tuy nhiên đề tài này vẫn còn nhiều thiếu sót mong các thầy, cô thông cảm vàgóp ý kiến cho chúng em.Chúng em xin chân thành cảm ơn!

* chúng em xin chân thành cám ơn thầy cô!

MỤC LỤC

PHẦN 1 TỔNG QUAN VỀ MÁY TÍNH:

1.1. CÁC THẾ HỆ MÁY TÍNH……… trang 61.2. PHÂN BIỆT MÁY TÍNH XÁCH TAY VÀ MÁY BÀN………trang 11

PHẦN 2 NHỮNG THÀNH PHẦN CƠ BẢN TRONG MÁY TÍNH:

2.1 MAINBOARD……… ………….trang 14 2.2 CPU……… trang 20 2.3 RAM……….….trang 23 2.4 Ổ ĐĨA CỨNG ……….……….….trang 28 2.5 CD, CD-RW, DVD……… ….trang 38 2.6 FDD……… trang 42 2.7 BÀN PHÍM , CHUỘT……… ….trang 43 2.8 MÀN HÌNH ……… trang 50 2.9 BỘ NGUỒN ……… …trang 58 2.10 VỎ MÁY ……….…trang 64

PHẦN 3 BẢO TRÌ , NÂNG CẤP MÁY TÍNH:

3.1 BẢO TRÌ MÁY TÍNH ……….trang 68 3.2 NÂNG CẤP MÁY TÍNH ……… … trang 70

- NÂNG CẤP CPU……… trang 70

- NÂNG CẤP RAM ………trang 71

- NÂNG CẤP ROM BOIS ……… trang 73

- NÂNG CẤP HDD……… …………trang 75

- NÂNG CẤP CD-ROM, CD-RW……… trang 76

- NÂNG CẤP HỆ ĐIỀU HÀNH……… trang 76

PHẦN 4 MỘT SỐ LỖI VÀ CÁCH KHẮC PHỤC:

4.1 LỖI MAINBOARD……… trang 78 4.2 LỖI Ổ CỨNG ……… trang 79 4.3 LỖI RAM……….trang 79 4.4 LỖI CPU……… trang 80

4.5 LỖI NGUỒN MÁY TÍNH ……… trang 81 4.6 LỖI MÀN HÌNH……….……….trang 81 4.7 LỖI MÁY TÍNH NHẬN BIẾT QUA ÂM THANH……… trang 82

PHẦN 1: TÌM HIỂU TỔNG QUAN VỀ MÁY TÍNH

1.1 CÁC THẾ HỆ CỦA MÁY TÍNH :

Trong quá trình phát triển của máy tính Lịch sử phát triển máy tính thườngđược nhắc đến các thế hệ khác nhau của thiết bị máy tính Một thế hệ dùng để chỉtình trạng cải thiện trong quá trình phát triển sản phẩm Thuật ngữ này cũng được

sử dụng trong những tiến bộ khác nhau của công nghệ máy tính mới Với mỗi thế

hệ mới, các mạch đã nhận được nhỏ hơn và tiên tiến hơn so với thế hệ trước đó

trước khi nó.Kết quả của thu nhỏ, tốc độ, sức mạnh, và bộ nhớ máy tính có tỷ lệtăng lên Phát hiện mới liên tục được phát triển có ảnh hưởng đến cách chúng tasống, làm việc và vui chơi.

Mỗi thế hệ của các máy tính được đặc trưng bởi phát triển công nghệ chính mà

về cơ bản thay đổi cách thức các máy tính hoạt động, kết quả là các thiết bị ngàycàng nhỏ hơn, rẻ hơn, mạnh hơn và hiệu quả hơn và đáng tin cậy Tìm hiểu về mỗithế hệ và những phát triển dẫn đến các thiết bị hiện tại mà chúng ta sử dụng ngàynay

Nguồn gốc: Dự án chế tạo máy tinh ENIAC được bắt đầu vào năm 1943 Đây là

1 nỗ lực nhằm đáp ứng yêu cầu thời chiến của BRL (Ballistíc Research Laboratory

- Phòng nghiên cứu đạn đạo quân đội Mỹ) trong việc tính toán chính xác và nhanhchóng các bảng số liệu đạn đạo cho từng loại vũ khí mới

Số liệu kỹ thuật: ENIAC là 1 chiếc được thể hiện bằng 1 vòng gồm 10 đèn chânkhông, trong đó tại mỗi thời điểm chỉ có 1 đèn ở trạng thái bật để thể hiện 1 trong

10 chữ số từ 0-> 9 của hệ máy tính khổng lồ với 18.000 bóng đèn chân không, nặnghơn 30 tấn, tiêu thụ lượng điện năng khoảng 140Kw và chiếm 1 diện tích khoảng

1393 m2 Mặc dù vậy nó làm việc nhanh hơn nhiều so với cac loại máy tính điện

cơ cùng thời với khả năng thực hiện 5000 fép tính cộng trong 1 giây đồng hồ

Điểm khác biệt giữa ENIAC với các thế hệ máy tính khác là ENIAC sử dụng hệđếm thập phân chứ không fải nhị phân Với ENIAC, các con số được biểu diễndưới dạng thập phân và việc tính toán cũng được thực hiện trên hệ thập phân Bộ

nhớ của máy bao gồm 20 bộ "tích luỹ", mỗi bộ có khả năng lưu jữ 1 số thập fân có

10 chữ số Mỗi chữ số thập phân Việc lập trình trên ENIAC là công việc vất vả vìfải thực hiện nối dây bằng tay thông qua việc đóng/mở các công tắc cũng như cắmvào hoặc rút ra các dây cáp điện

Hoạt động thực tế: Máy chỉ thực sự hoạt động vào tháng 11/1945 với nhiệm vụđầu tiên không fải là tính toán đạn đạo mà thực hiện các tính toán fức tạp dùngtrong việc xác định tính khả thi của bom H Việc có thể sử dụng máy vào mục đíckkhác với mục đíck ban đầu cho ta thấy tính đa năng của ENIAC Máy hoạt độngdưới sự quản lý của BRL cho đến khi nó bị tháo rời vào năm 1955

Với sự ra đời và thành công của ENIAC, năm 1946 được xem như năm mở đầucho kỷ nguyên máy tính điện tử, kết thúc sự nỗ lực nghiên cứu của các nhà khoahọc đã kéo dài trong nhiều năm liền trước đó

1.1.2 Thế hệ máy tính thứ hai (1958 – 1964):

Sự thay đổi đầu tiên trong lĩnh vực máy tính điện tử xuất hiện khi có sự thay thếđèn chân không bằng đèn bán dẫn Đèn bán dẫn nhỏ hơn, rẻ hơn, tỏa nhiệt ít hơntrong khi vẫn có thể được sử dụng theo cùng cách thức của đèn chân không để tạonên máy tính Không như đèn chân không vốn đòi hỏi phải có dây, có bảng kimloại, có bao thủy tinh và chân không, đèn bán dẫn là một thiết bị ở trạng thái rắnđược chế tạo từ silicon có nhiều trong cát có trong tự nhiên

Đèn bán dẫn là phát minh lớn của phòng thí nghiệm Bell Labs trong năm 1947

Nó đã tạo ra một cuộc cách mạng điện tử trong những năm 50 của thế kỷ 20 Dùvậy, mãi đến cuối những năm 50, các máy tính bán dẫn hóa hoàn toàn mới bắt đầuxuất hiện trên thị trường máy tính Việc sử dụng đèn bán dẫn trong chế tạo máytính đã xác định thế hệ máy tính thứ hai, với đại diện tiêu biểu là máy PDP-1 củacông ty DEC (Digital Equipment Corporation) và IBM 7094 của IBM DEC đượcthành lập vào năm 1957 và cũng trong năm đó cho ra đời sản phẩm đầu tiên củamình là máy PDP-1 như đã đề cập ở trên Đây là chiếc máy mở đầu cho dòng máytính mini của DEC, vốn rất phổ biến trong các máy tính thế hệ thứ ba

Cấu hình với nhiều thiết bị ngoại vi của máy IBM 7094 Ở đây có nhiều điểmkhác biệt so với máy IAS mà chúng ta cần lưu ý Điểm quan trọng nhất trong số đó

là việc sử dụng các kênh dữ liệu Một kênh dữ liệu là một module nhập/xuất độclập có bộ xử lý và tập lệnh riêng Trên một hệ thống máy tính với các thiết bị nhưthế, CPU sẽ không thực thi các chỉ thị nhập/xuất chi tiết Những chỉ thị đó được lưutrong bộ nhớ chính và được thực thi bởi một bộ xử lý chuyên dụng trong chínhkênh dữ liệu CPU chỉ khởi động một sự kiện truyền nhập/xuất bằng cách gửi tínhiệu điều khiển đến kênh dữ liệu, ra lệnh cho nó thực thi một dãy các chỉ thị trongmáy tính

Kênh dữ liệu thực hiện nhiệm vụ của nó độc lập với CPU và chỉ cần gửi tínhiệu báo cho CPU khi thao tác đã hoàn tất Cách sắp xếp này làm giảm nhẹ côngviệc cho CPU rất nhiều

Một đặc trưng khác nữa là bộ đa công, điểm kết thúc trung tâm cho các kênh dữliệu, CPU và bộ nhớ Bộ đa công lập lịch các truy cập đến bộ nhớ từ CPU và cáckênh dữ liệu, cho phép những thiết bị này hoạt động độc lập với nhau

1.1.3 Thế hệ máy tính thứ ba (1964 – 1974):

Một đèn bán dẫn tự chứa, đơn lẻ thường được gọi là một thành phần rời rạc.Trong suốt những năm 50 và đầu những năm 60 của thế kỷ 20, các thiết bị điện tửphần lớn được kết hợp từ những thành phần rời rạc – đèn bán dẫn, điện trở, tụ điện,v.v Các thành phần rời rạc được sản xuất riêng biệt, đóng gói trong các bộ chứariêng, sau đó được dùng để nối lại với nhau trên những bảng mạch Các bảng nàylại được gắn vào trong máy tính, máy kiểm tra dao động, và các thiết bị điện tửkhác nữa Bất cứ khi nào một thiết bị điện tử cần đến một đèn bán dẫn, một ốngkim loại nhỏ chứa một mẫu silicon sẽ phải được hàn vào một bảng mạch Toàn bộquá trình sản xuất, đi từ đèn bán dẫn đến bảng mạch, là một quá trình tốn kém vàkhông hiệu quả.Những vấn đề như vậy đã làm nền tảng cho việc dẫn đến các bàitoán mới trong công nghiệp máy tính Các máy tính thế hệ thứ hai ban đầu chứakhoảng 10000 đèn bán dẫn Con số này sau đó đã tăng lên nhanh chóng đến hàngtrăm ngàn, làm cho việc sản xuất các máy mạnh hơn, mới hơn gặp rất nhiều khókhăn

Sự phát minh ra mạch tích hợp vào năm 1958 đã cách mạng hóa điện tử và bắtđầu cho kỷ nguyên vi điện tử với nhiều thành tựu rực rỡ Mạch tích hợp chính là

yếu tố xác định thế hệ thứ ba của máy tính Trong mục tiếp sau đây chúng ta sẽ tìmhiểu một cách ngắn gọn về công nghệ mạch tích hợp Sau đó, hai thành viên quantrọng nhất trong các máy tính thế hệ thứ ba, máy IBM System/360 và máy DECPDP-8, sẽ được giới thiệu cùng với các tính năng nổi bật của chúng.

1.1.4 Thế hệ máy tính thứ 4 (1974 – HIỆN NAY):

Với tốc độ phát triển nhanh chóng của công nghệ, mức độ cho ra đời các sảnphẩm mới ở mức cao, cũng như tầm quan trọng của phần mềm, của truyền thông vàphần cứng, việc phân loại máy tính theo thế hệ trở nên kém rõ ràng và ít có ý nghĩanhư trước đây Trong phần tiếp theo, hai thành tựu tiêu biểu về công nghệ của máytính thế hệ thứ tư sẽ được giới thiệu một cách tóm lược

Bộ nhớ bán dẫn:

Vào khoảng những năm 50 đến 60 của thế kỷ này, hầu hết bộ nhớ máy tính đềuđược chế tạo từ những vòng nhỏ làm bằng vật liệu sắt từ, mỗi vòng có đường kínhkhoảng 1/16 inch Các vòng này được treo trên các lưới ở trên những màn nhỏ bêntrong máy tính Khi được từ hóa theo một chiều, một vòng (gọi là một lõi) biểu thịgiá trị 1, còn khi được từ hóa theo chiều ngược lại, lõi sẽ đại diện cho giá trị 0 Bộnhớ lõi từ kiểu này làm việc khá nhanh Nó chỉ cần một phần triệu giây để đọc mộtbit lưu trong bộ nhớ Nhưng nó rất đắt tiền, cồng kềnh, và sử dụng cơ chế hoạtđộng loại trừ: một thao tác đơn giản như đọc một lõi sẽ xóa dữ liệu lưu trong lõi đó

Do vậy cần phải cài đặt các mạch phục hồi dữ liệu ngay khi nó được lấy ra ngoài

Năm 1970, Fairchild chế tạo ra bộ nhớ bán dẫn có dung lượng tương đối đầutiên Chip này có kích thước bằng một lõi đơn, có thể lưu 256 bit nhớ, hoạt độngkhông theo cơ chế loại trừ và nhanh hơn bộ nhớ lõi từ Nó chỉ cần 70 phần tỉ giây

để đọc ra một bit dữ liệu trong bộ nhớ Tuy nhiên giá thành cho mỗi bit cao hơn sovới lõi từ

Kể từ năm 1970, bộ nhớ bán dẫn đã đi qua tám thế hệ: 1K, 4K, 16K, 64K,256K, 1M, 4M, và giờ đây là 16M bit trên một chip đơn (1K = 210, 1M = 220).Mỗi thế hệ cung cấp khả năng lưu trữ nhiều gấp bốn lần so với thế hệ trước, cùngvới sự giảm thiểu giá thành trên mỗi bit và thời gian truy cập

Bộ vi xử lý:

Vào năm 1971, hãng Intel cho ra đời chip 4004, chip đầu tiên có chứa tất cảmọi thành phần của một CPU trên một chip đơn Kỷ nguyên bộ vi xử lý đã đượckhai sinh từ đó Chip 4004 có thể cộng hai số 4 bit và nhân bằng cách lập lại phépcộng Theo tiêu chuẩn ngày nay, chip 4004 rõ ràng quá đơn giản, nhưng nó đã đánhdấu sự bắt đầu của một quá trình tiến hóa liên tục về dung lượng và sức mạnh củacác bộ vi xử lý Bước chuyển biến kế tiếp trong quá trình tiến hóa nói trên là sựgiới thiệu chip Intel 8008 vào năm 1972.Đây là bộ vi xử lý 8 bit đầu tiên và có độphức tạp gấp đôi chip 4004

Đến năm 1974, Intel đưa ra chip 8080, bộ vi xử lý đa dụng đầu tiên được thiết

kế để trở thành CPU của một máy vi tính đa dụng So với chip 8008, chip 8080nhanh hơn, có tập chỉ thị phong phú hơn và có khả năng định địa chỉ lớn hơn

Cũng trong cùng thời gian đó, các bộ vi xử lý 16 bit đã bắt đầu được phát triển.Mặc dù vậy, mãi đến cuối những năm 70, các bộ vi xử lý 16 bit đa dụng mới xuấthiện trên thị trường Sau đó đến năm 1981, cả Bell Lab và Hewlett-packard đều đãphát triển các bộ

1.1.5 Thế hệ máy tính thứ 5( đang phát triển ):

Thứ năm thế hệ thiết bị máy tính, dựa trên trí thông minh nhân tạo, vẫn còntrong phát triển, mặc dù có một số ứng dụng, chẳng hạn như nhận dạng giọng nói,đang được sử dụng ngày nay

1 2 PHÂN BIỆT MÁY TÍNH XÁCH TAY VÀ MÁY TÍNH BÀN :

1.1.1 Máy tính xách tay là máy tính :

Là một máy tính cá nhân gọn nhỏ có thể mang xách được Nó thường có trọnglượng nhẹ, tùy thuộc vào hãng sản xuất và kiểu máy dành cho các mục đích sửdụng khác nhau Máy tính xách tay có đầy đủ các thành phần cơ bản của một máytính cá nhân thông thường máy tính xách tay : được tích hợp sẵn ,bàn phím ,

chuột , màn hình Dung lượng pin với mục đích sử dụng nhiều khi di chuyển nêndung lượng pin là một yếu tố quan trọng để đánh giá về máy tính xách tay, dunglượng pin lớn cho phép thời gian làm việc dài hơn khi không sử dụng nguồn điệndân dụng Trọng lượng máy tính để thuận tiện cho quá trình mang đi lại, trọnglượng càng thấp càng tốt.

1.1.2 Máy tính bàn là máy tính :

Máy tính để bàn thường được đặt trên bàn, do đó nó có tên để bàn Loại máytính này thường to nhất trong tất cả các PC Mỗi bộ phận trong máy tính để bànthường tách rời và có thể thay đổi được Đặc biệt là bạn có thể gắn thêm các thiết bịngoại vi vào máy tính để bàn

1 3 PHẦN CỨNG VÀ PHẦN MỀN :

Các chương trình viết bằng ngôn ngữ máy (cấp 1) được thực thi trực tiếp bằng

các mạch điện tử của máy tính, không có trình thông dịch và biên dịch nào canthiệp vào Các mạch điện tử cùng với bộ nhớ và các thành phần xuất / nhập tạo nênphần cứng máy tính Phần cứng bao gồm các mạch tích hợp, các board mạch in,cable, nguồn cung cấp, bộ nhớ, thiết bị đầu cuối, …Thiết bị ngoại vi dùng để nhậphay xuất dữ liệu Bàn phím, chuột, scanner, … thuộc thiết bị nhập, màn hình, máy

in, … thuộc thiết bị xuất Các ổ đĩa thuộc bộ nhớ ngoài cũng có thể coi vừa là thiết

bị xuất vừa là thiết bị nhập Các thiết bị ngoại vi liên hệ với CPU qua các mạchgiao tiếp

Phần mềm bao gồm các giải thuật và các biểu diễn của các giải thuật này gọi làchương trình Nó chính là tập hợp các lệnh tạo thành một chương trình, chứ khôngphải là các phương tiện vật lý lưu trữ chúng

Một dạng trung gian giữa phần mềm và phần cứng gọi là phần dẻo (firmware)

Nó chính là thành phần bao gồm phần mềm được đặt vào bên trong các mạch điện

tử trong quá trình sản xuất Phần dẻo được dùng khi chương trình không thay đổihay hiếm khi phải thay đổi như chương trình điều khiển đặt trong ROM BIOS

Một thao tác bất kỳ thực thi bằng phần mềm có thể được gắn trực tiếp vàophần cứng và một lệnh bất kỳ thực thi bằng phần cứng cũng có thể được mô phỏngbằng phần mềm Quyết định đặt một số chức năng vào phần mềm và các chức năngkhác vào phần cứng dựa trên các yếu tố giá thành, tốc độ, độ tin cậy Trên nhiềumáy tính đầu tiên, phần cứng và phần mềm được phân biệt rõ ràng Phần cứng thựchiện vài lệnh đơn giản nhưcộng và nhảy, các thủ tục khác phải do lập trình viên tựthiết kế Sau đó, một số thao tác thường xuyên thực thi đòi hỏi các nhà thiết kếhướng đến yêu cầu xây dựng các mạch điện từ thực thi các thao tác này Kết quả làhình thành xu hướng di chuyển các thao tác theo hướng từ cấp cao xuống cấp thấphơn Một số thao tác trước đây được lập trình ở cấp máy quy ước, sau đó đượcchuyển xuống thực thi ở phần cứng Tuy nhiên, khi xuất hiện thế hệ máy tính dùng

vi lập trình và thế hệ máy tính nhiều cấp, lại xuất hiện xu hướng ngược lại, nghĩa là

di chuyển các thao tác từ cấp thấp lên cấp cao hơn Ví dụ như lệnh cộng sẽ đượcthực hiện trực tiếp bằng phần cứng ở các máy trước kia Đối với máy tính được vilập trình hóa, lệnh cộng của cấp máy quy ước được thông dịch bằng một vi chươngtrình chạy trên cấp thấp nhất và được thực thi bằng một chuỗi các bước nhỏ: tìmlệnh, nạp lệnh, xác định lệnh, định vị dữ liệu, tìm và nạp dữ liệu từ bộnhớ, thực thiphép cộng và lưu trữ kết quả Một số đặc trưng trước đây được lập trình ở cấp máyquy ước, sau đó được thực hiện bằng phần cứng hay vi chương trình:

- Các lệnh nhân, chia số nguyên

- Các xung clock cho thủ tục định thời

- Các ngắt báo hiệu cho máy tính

- Khả năng chuyển đổi quá trình

Như vậy, ta thấy ranh giới giữa phần cứng và phần mềm là không nhất định

và thường xuyên thay đổi Theo quan điểm của lập trình viên, cách thức thực thi

một lệnh là không quan trọng, ngoại trừ tốc độ thực thi Như vậy, phần cứng củangười này có thể là phần mềm của người kia.Từ đó dẫn đến ý tưởng thiết kế máytính có cấu trúc (structured computer) Đó là cấu trúc một máy tính thành mộtchuỗi các cấp, lập trình viên làm việc trên cấp n không quan tâm đến các cấp khác.

Trong các thiết bị điện tử Bo mạch chủ là một bản mạch đóng vai trò là trunggian giao tiếp giữa các thiết bị với nhau Một cách tổng quát, nó là mạch điện chínhcủa một hệ thống hay thiết bị điện tử Có rất nhiều các thiết bị gắn trên bo mạchchủ theo cách trực tiếp có mặt trên nó, thông qua các kết nối cắm vào hoặc dây dẫnliên kết, phần này trình bày sơ lược về các thiết bị đó, chi tiết về các thiết bị xinxem theo các liên kết đến bài viết cụ thể về chúng.

Chipset cầu bắc cùng với chipset cầu nam sẽ quyết định sự tương thích của bomạch chủ đối với các CPU và đôi khi là hiệu năng của bo mạch chủ

BIOS: Thiết bị vào/ra cơ sở, rất quan trọng trong mỗi bo mạch chủ, chúng chứathiết đặt các thông số làm việc của hệ thống BIOS có thể được liên kết hàn dántrực tiếp vào bo mạch chủ hoặc có thể được cắm trên một đế cắm để có thể tháo rời

Kết nối với bo mạch chủ:

Nguồn máy tính: Không thể thiếu trong hệ thống, nguồn máy tính cung cấpnăng lượng cho hệ thống và các thiết bị ngoại vi hoạt động

CPU: Thường được cắm vào bo mạch chủ thông qua các đế cắm (socket) riêngbiệt tuỳ theo từng loại CPU (dùng từ "cắm" chỉ là tương đối bởi các đế cắm hiệnnay sử dụng tiếp xúc)

RAM: Rất quan trọng trong hệ thống máy tính, RAM được cắm trên bo mạchchủ thông qua các khe cắm riêng cho từng thể loại

Bo mạch đồ hoạ: Sử dụng tăng tốc đồ hoạ máy tính, một số bo mạch chủ có thểkhông sử dụng đến bo mạch đồ hoạ bởi chúng được tích hợp sẵn trên bo mạch chủ

Bo mạch âm thanh: Mở rộng các tính năng âm thanh trên máy tính, một số bomạch chủ đã được tích hợp sẵn bo mạch âm thanh

Ổ cứng: Không thể thiếu trong hệ thống máy tính cá nhân Một số máy tínhtuân theo chuẩn PC nhưng sử dụng trong công nghiệp có thể không sử dụng đến ổcứng truyền thống, chúng được sử dụng các loại ổ flash

Ổ CD, ổ DVD: Các ổ đĩa quang, Ổ đĩa mềm

Bàn phím máy tính: Sử dụng nhập dữ liệu và làm việc với máy tính

Chuột : Phục vụ điều khiển và làm việc với máy tính

Bo mạch mạng: Sử dụng kết nối với mạng Bo mạch mạng có thể được tíchhợp sẵn trên bo mạch chủ hoặc được cắm vào các khe PCI hoặc ISA (với các hệthống máy tính cũ trước kia)

Modem: Sử dụng kết nối với Internet hoặc một máy tính từ xa

Loa máy tính: Xuất âm thanh ra loa máy tính; Thiết bị này kết nối trực tiếp vớicác bo mạch chủ được tích hợp bo mạch âm thanh trên nó Trong trường hợp khác

nó kết nối thông qua giao tiếp USB hoặc bo mạch âm thanh rời

Webcam: Sử dụng cho tán ngẫu trực tuyến, hội họp trực tuyến

Máy in: Dùng trích xuất văn bản, hình ảnh ra giấy

Máy quét: Sử dụng số hoá các bức ảnh hoặc văn bản

Vỏ máy tính là thiết bị mà bo mạch chủ cần lắp đặt trong nó cùng với các thiết

bị khác (ở trên) cấu thành nên một máy tính hoàn chỉnh Tuy nhiên đôi khi một sốoverlocker có thể không cần sử dụng đến thiết bị này nhằm tạo ra hệ thống máytính dễ dàng cho việc tháo lắp, thay đổi và thuận tiện cho việc làm mát các thiết bịcủa họ

Cấu trúc một bo mạch chủ tiêu biểu sử dụng CPU của hãng AMD Điểm khácbiệt ở đây là CPU được nối thẳng tới RAM không thông qua Chipset cầu bắc

Cấu trúc bo mạch chủ sơ lược giải nghĩa như sau:

CPU kết nối với Chipset cầu bắc (North Bridge), tại đây chipset cầu bắc giaotiếp với RAM và bo mạch đồ hoạ Nói chung, cấu trúc máy tính cá nhân dùng bộ

xử lý Intel đến thời điểm năm 2007 CPU sử dụng RAM thông qua chipset cầu bắc.Chipset cầu bắc được nối với chipset cầu nam thông qua bus nội bộ Do tính chấtlàm việc "nặng nhọc" của chipset cầu bắc nên chúng thường toả nhiều nhiệt, bomạch chủ thường có các tản nhiệt cho chúng bằng các hình thức khác nhau

Chipset cầu nam nối với các bộ phận còn lại, bao gồm các thiết bị có tính năngnhập/xuất (I/O) của máy tính bao gồm: các khe mở rộng bằng bus PCI, ổ cứng, ổquang, USB, Ethernet

Về cơ bản, cấu trúc bo mạch chủ sử dụng CPU của hãng AMD giống như cấutrúc của bo mạch chủ sử dụng CPU của hãng Intel AMD cũng như nhiều hãngkhác đều chưa đưa ra định hướng riêng của mình mà phải theo cấu trúc của Intelbởi sự phát triển của máy tính cá nhân ngay từ thời điểm sơ khai đã phát triển theocấu trúc nền tảng của các hãng IBM - Intel Phần này chỉ nói ra những sự khác biệtnhỏ trong cấu trúc bo mạch chủ sử dụng CPU của AMD so với bo mạch chủ sửdụng CPU của hãng Intel: về một số cấu trúc bo mạch chủ cho bộ xử lý AMD cóthể cho phép CPU giao tiếp trực tiếp với RAM mà điều này cải thiện đáng kể sự

"thắt cổ chai" thường thấy ở cấu trúc bo mạch chủ sử dụng CPU của hãng Intel.Với thế hệ chipset X58/P5x/H5x, Intel đã giảm tải cho chíp cầu bắc bằng việcchuyển các bus giao tiếp với Ram và VGA lên CPU quản lý

Cấu tạo bản mạch in của bo mạch chủ:

Bản mạch in của bo mạch chủ có cấu tạo khác biệt một chút so với các bảnmạch in của các thiết bị điện tử thường thấy khác Đa số các bản mạch in ở cácmạch điện đơn giản đều có cấu tạo hai mặt (mặt trước và mặt sau) để chứa cácđường dẫn trên nó Do có rất nhiều các đường dẫn hoạt động với tần số khác nhaunên (theo quy tắc chung) bản mạch phải được thiết kế với các đường dẫn khônggây nhiễu sang nhau, đây là một điểm khác biệt khiến việc thiết kế bản mạch của

bo mạch chủ khác với các bo mạch thông thường

Ở bo mạch chủ, do chứa nhiều linh kiện với các đường dẫn lớn nên chúng đượcthiết kế từ 3 đến 5 lớp (thậm trí nhiều hơn): Ngoài hai lớp mặt trước và mặt sau thì

ở giữa của bo mạch cũng có các đường dẫn

Ngoài tác dụng để cắm và dán các linh kiện trên bề mặt nó, bo mạch chủ cònđược thiết kế để truyền một phần nhiệt từ các thiết bị toả nhiệt trên nó và truyềnnhiệt ra một diện tích rộng để được làm mát bằng không khí ASUS là một hãngphần cứng của Đài Loan thường rất thành công trong việc thiết kế tản nhiệt ra bảnmạch của bo mạch chủ

bị hư hỏng

Sử dụng công nghệ ống truyền nhiệt để liên kết các cụm chi tiết cần tản nhiệtvới nhau Các cụm được gắn kết với nhau thường là: Chipset cầu bắc-Chipset cầunam-Transistor điều tiết điện năng cho CPU và bo mạch chủ

Cho phép sự tản nhiệt bằng nước với các hệ thống tản nhiệt nước gắn ngoàibằng cách thiết kế các đầu cắm ống nước chờ sẵn

Các thiết bị cần tản nhiệt trên bo mạch chủ:

Chipset cầu bắc là thiết bị mà bất kỳ bo mạch chủ nào cũng phải tản nhiệt cho

nó bởi sự phát nhiệt lớn tỏa ra bởi chúng là cầu nối quan trọng của hệ thống và làmviệc liên tục Nhiều bo mạch chủ tích hợp sẵn bo mạch đồ hoạ trong chipset cầubắc khiến chúng càng toả nhiệt nhiều hơn

Chipset cầu nam mới được coi trọng sự tản nhiệt trong thời gian gần đây (trướcđây chúng thường được để trần mà không được gắn bất kỳ một tấm tản nhiệt nào)bởi các tính năng và thiết năng mở rộng có thể làm nó hoạt động mạnh hơn và phátnhiệt nhiều hơn

Các transistor trường cho phần điều chế nguồn của bo mạch chủ và CPU:Nhiều bo mạch chủ thiết kế áp mặt lưng của các transistor này xuống trực tiếp bomạch để tản nhiệt ra bo mạch, một số bo mạch chủ thiết kế các tấm phiến tản nhiệtriêng, số ít các bo mạch chủ cao cấp thiết kế ống truyền nhiệt liên kết chúng với cácthiết bị tản nhiệt khác

Thiết kế riêng của các nhà sản xuất phần cứng:

Các nhà sản xuất phần cứng luôn tạo ra các sự thay đổi trong thiết kế cấu trúccủa bo mạch chủ nên mỗi hãng khác nhau sẽ tạo ra một sự thay đổi nào đó so vớicác kiến trúc thông thường để hướng sự chú ý của khách hàng Chính điều đó đãthúc đẩy công nghệ phát triển, tạo ra sự phát triển không ngừng

Đầu nối nguồn 24 chân theo chuẩn ATX

ATX là chuẩn bo mạch chủ thông dụng nhất hiện nay, chúng được phát triển

có chọn lọc trên nền các chuẩn cũ (Baby-AT và LPX) với sự thay đổi của thiết kế

và liên quan nhiều đến việc thay đổi đầu nối nguồn với nguồn máy tính, tính năngquản lý điện năng thông minh và sự thay đổi nút khởi động một phiên làm việc.Một thay đổi khác là sự tập hợp các cổng kết nối vào/ra về phía sau của hệ thốngmáy tính cá nhân (bao gồm các khe cắm mở rộng ở phía dưới và cụm cổng vào/ra ởphía trên (I/O connector panel) đối với vỏ máy tính kiểu đứng)

2 2: CPU:

CPU viết tắt của chữ Central Processing Unit (tiếng Anh), tạm dịch là đơn vị

xử lí trung tâm CPU có thể được xem như não bộ, một trong những phần tử cốt lõinhất của máy vi tính Nhiệm vụ chính của CPU là xử lý các chương trình vi tính và

dữ kiện CPU có nhiều kiểu dáng khác nhau Ở hình thức đơn giản nhất, CPU làmột con chip với vài chục chân Phức tạp hơn, CPU được ráp sẵn trong các bộ

mạch với hàng trăm con chip khác CPU là một mạch xử lý dữ liệu theo chươngtrình được thiết lập trước Nó là một mạch tích hợp phức tạp gồm hàng triệutransitor trên một bảng mạch nhỏ Bộ xử lý trung tâm bao gồm Bộ điều khiển và

kỳ xung nhịp.Tốc độ theo đó xung nhịp hệ thống tạo ra các xung tín hiệu chuẩnthời gian gọi là tốc độ xung nhịp - tốc độ đồng hồ tính bằng triệu đơn vị mỗi giây-Mhz Thanh ghi là phần tử nhớ tạm trong bộ vi xử lý dùng lưu dữ liệu và địa chỉnhớ trong máy khi đang thực hiện tác vụ với

Bộ số học-logic:

Có chức năng thực hiện các lệnh của đơn vị điều khiển và xử lý tín hiệu Theotên gọi,đơn vị này dùng để thực hiện các phép tính số học(+,-,*,/)hay các phép tínhlogic(so sánh lớn hơn,nhỏ hơn )

Mô tả chức năng:

Chức năng cơ bản của máy tính là thực thi chương trình Chương trình đượcthực thi gồm một dãy các chỉ thị được lưu trữ trong bộ nhớ Đơn vị xử lý trungtâm(CPU) đảm nhận việc thực thi này Quá trình thực thi chương trình gồm haibước: CPU đọc chỉ thị từ bộ nhớ và thực thi chỉ thị đó Việc thực thi chương trình

là sự lặp đi lặp lại quá trình lấy chỉ thị và thực thi chỉ thị

Tốc độ:

Tốc độ xử lý của máy tính phụ thuộc vào tốc độ của CPU, nhưng nó cũng phụthuộc vào các phần khác (như bộ nhớ trong, RAM, hay bo mạch đồ họa)

Tốc độ CPU có liên hệ với tần số đồng hồ làm việc của nó (tính bằng các đơn

vị như MHz, GHz, ) Đối với các CPU cùng loại tần số này càng cao thì tốc độ xử

lý càng tăng Đối với CPU khác loại, thì điều này chưa chắc đã đúng; ví dụ CPUCore 2 Duo có tần số 2,6GHz có thể xử lý dữ liệu nhanh hơn CPU 3,4GHz mộtnhân Tốc độ CPU còn phụ thuộc vào bộ nhớ đệm của nó, ví như Intel Core 2 Duo

sử dụng chung cache L2 (shared cache) giúp cho tốc độ xử lý của hệ thống 2 nhânmới này nhanh hơn so với hệ thống 2 nhân thế hệ 1 ( Intel Core Duo và IntelPentium D) với mỗi core từng cache L2 riêng biệt (Bộ nhớ đệm dùng để lưu cáclệnh hay dùng, giúp cho việc nhập dữ liệu xử lý nhanh hơn) Hiện nay công nghệsản xuất CPU làm công nghệ 65nm

Các CPU đều đươc chế tạo theo các bước dưới đây:

- Thiết kế: Đây là bước các kiến trúc sư thiết kế chip, nghĩa là cách nó sẽ làmviệc như thế nào

- Chế tạo đế sản xuất (wafer): Đây là quá trình chính trong việc sản xuất chip vàchúng ta sẽ xem xét đến nó trong hướng dẫn này

- Chuẩn bị kiến khuôn rập: Bước này cơ bản gồm việc cắt các chip từ wafer

- Đóng gói: Trong bước này, các thiết bị đầu cuối và phần chính được bổ sungvào chip

- Kiểm tra: CPU được kiểm tra trước khi đem đi bán

Các nhà sản xuất:

Hai nhà sản xuất CPU lớn hiện nay là Intel và AMD:

Một trong những CPU đầu tiên của hãng Intel là chip Intel 4004 Tung ra thịtrường vào tháng 11 năm 1971, Intel 4004 có 2250 transistors và 16 chân MộtCPU của Intel năm 2006 là chiếc Intel Northwood P4, có 55 triệu transistors và 478chân

Nhà sản xuất AMD (Advanced Micro Devices) cũng được đánh giá cao cho một

số sản phẩm CPU của họ

2 3 RAM:

RAM (viết tắt từ Random Access Memory trong tiếng Anh) là một loại bộ nhớchính của máy tính RAM được gọi là bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên vì nó có đặc tính:thời gian thực hiện thao tác đọc hoặc ghi đối với mỗi ô nhớ là như nhau, cho dùđang ở bất kỳ vị trí nào trong bộ nhớ Mỗi ô nhớ của RAM đều có một địa chỉ.Thông thường, mỗi ô nhớ là một byte (8 bit); tuy nhiên hệ thống lại có thể đọc rahay ghi vào nhiều byte (2, 4, 8 byte)

RAM khác biệt với các thiết bị bộ nhớ tuần tự chẳng hạn như các băng từ, đĩa;

mà các loại thiết bị này bắt buộc máy tính phải di chuyển cơ học một cách tuần tự

để truy cập dữ liệu.Bởi vì các chip RAM có thể đọc hay ghi dữ liệu nên thuật ngữRAM cũng được hiểu như là một bộ nhớ đọc-ghi, trái ngược với bộ nhớ chỉ đọcROM

RAM thông thường được sử dụng cho bộ nhớ chính (main memory) trong máytính để lưu trữ các thông tin thay đổi, và các thông tin được sử dụng hiện hành.Cũng có những thiết bị sử dụng một vài loại RAM như là một thiết bị lưu trữ thứcấp

Thông tin lưu trên RAM chỉ là tạm thời, chúng sẽ mất đi khi mất nguồn điệncung cấp

Dung lượng bộ nhớ: Tổng số byte của bộ nhớ ( nếu tính theo byte ) hoặc làtổng số bit trong bộ nhớ nếu tính theo bit

Tổ chức bộ nhớ: Số ô nhớ và số bit cho mỗi ô nhớ

Thời gian thâm nhập: Thời gian từ lúc đưa ra địa chỉ của ô nhớ đến lúc đọcđược nội dung của ô nhớ đó

Chu kỳ bộ nhớ: Thời gian giữa hai lần liên tiếp thâm nhập bộ nhớ

Mục đích:

Máy vi tính sử dụng RAM để lưu trữ mã chương trình và dữ liệu trong suốtquá trình thực thi Đặc trưng tiêu biểu của RAM là có thể truy cập vào những vị tríkhác nhau trong bộ nhớ và hoàn tất trong khoảng thời gian tương tự, ngược lại vớimột số kỹ thuật khác, đòi hỏi phải có một khoảng thời gian trì hoãn nhất định

Phân loại RAM

Tùy theo công nghệ chế tạo, người ta phân biệt thành 2 loại:

 SRAM (Static RAM): RAM tĩnh

 DRAM (Dynamic RAM): RAM động

RAM tĩnh

RAM tĩnh được chế tạo theo công nghệ ECL (dùng trong CMOS vàBiCMOS) Mỗi bit nhớ gồm có các cổng logic với 6 transistor MOS SRAM là bộnhớ nhanh, việc đọc không làm hủy nội dung của ô nhớ và thời gian thâm nhậpbằng chu kỳ của bộ nhớ

RAM động

RAM động dùng kỹ thuật MOS Mỗi bit nhớ gồm một transistor và một tụđiện Việc ghi nhớ dữ liệu dựa vào việc duy trì điện tích nạp vào tụ điện và như vậyviệc đọc một bit nhớ làm nội dung bit này bị hủy Do vậy sau mỗi lần đọc một ônhớ, bộ phận điều khiển bộ nhớ phải viết lại nội dung ô nhớ đó Chu kỳ bộ nhớcũng theo đó mà ít nhất là gấp đôi thời gian thâm nhập ô nhớ

Việc lưu giữ thông tin trong bit nhớ chỉ là tạm thời vì tụ điện sẽ phóng hết điệntích đã nạp và như vậy phải làm tươi bộ nhớ sau khoảng thời gian 2μs Việc làms Việc làmtươi được thực hiện với tất cả các ô nhớ trong bộ nhớ Công việc này được thựchiện tự động bởi một vi mạch bộ nhớ.

Bộ nhớ DRAM chậm nhưng rẻ tiền hơn SRAM

Các loại DRAM:

(Double Data Rate SDRAM), thường được giới chuyên môn gọi tắt là "DDR"

Có 184 chân DDR SDRAM là cải tiến của bộ nhớ SDR với tốc độ truyền tải gấpSDRAM (Viết tắt từ Synchronous Dynamic RAM) được gọi là DRAM đồng bộ.SDRAM gồm 3 phân loại: SDR, DDR, và DDR2

- SDR SDRAM (Single Data Rate SDRAM), thường được giới chuyên môn gọitắt là "SDR" Có 168 chân Được dùng trong các máy vi tính cũ, bus speed chạycùng vận tốc với clock speed của memory chip, nay đã lỗi thời

- DDR SDRAM đôi SDR nhờ vào việc truyền tải hai lần trong một chu kỳ bộnhớ Đã được thay thế bởi DDR2

- DDR2 SDRAM (Double Data Rate 2 SDRAM), Thường được giới chuyênmôn gọi tắt là "DDR2" Là thế hệ thứ hai của DDR với 240 chân, lợi thế lớn nhấtcủa nó so với DDR là có bus speed cao gấp đôi clock speed

RDRAM (Viết tắt từ Rambus Dynamic RAM), thường được giới chuyên môngọi tắt là "Rambus" Đây là một loại DRAM được thiết kế kỹ thuật hoàn toàn mới

so với kỹ thuật SDRAM RDRAM hoạt động đồng bộ theo một hệ thống lặp vàtruyền dữ liệu theo một hướng Một kênh bộ nhớ RDRAM có thể hỗ trợ đến 32chip DRAM Mỗi chip được ghép nối tuần tự trên một module gọi là RIMM(Rambus Inline Memory Module) nhưng việc truyền dữ liệu được thực hiện giữacác mạch điều khiển và từng chip riêng biệt chứ không truyền giữa các chip vớinhau Bus bộ nhớ RDRAM là đường dẫn liên tục đi qua các chip và module trênbus, mỗi module có các chân vào và ra trên các đầu đối diện Do đó, nếu các khecắm không chứa RIMM sẽ phải gắn một module liên tục để đảm bảo đường truyềnđược nối liền Tốc độ Rambus đạt từ 400-800MHz

Rambus tuy không nhanh hơn SDRAM là bao nhưng lại đắt hơn rất nhiều nên córất ít người dùng RDRAM phải cắm thành cặp và ở những khe trống phải cắmnhững thanh RAM giả

Các thông số của RAM

Được phân loại theo chuẩn của JEDEC

Dung lượng RAM được tính bằng MB và GB, thông thường RAM được thiết

kế với các dung lượng 8, 16, 32, 64, 128, 256, 512 MB, 1 GB, 2 GB Dung lượngcủa RAM càng lớn càng tốt cho hệ thống, tuy nhiên không phải tất cả các hệ thốngphần cứng và hệ điều hành đều hỗ trợ các loại RAM có dung lượng lớn, một số hệthống phần cứng của máy tính cá nhân chỉ hỗ trợ đến tối đa 4 GB và một số hệ điềuhành (như phiên bản 32 bit của Windows XP) chỉ hỗ trợ đến 3 GB BUS

Các loại modul của RAM

Trước đây, các loại RAM được các hãng sản xuất thiết kế cắm các chip nhớ trên

bo mạch chủ thông qua các đế cắm (có dạng DIP theo hình minh hoạ trên), điềunày thường không thuận tiện cho sự nâng cấp hệ thống Cùng với sự phát triểnchung của công nghệ máy tính, các RAM được thiết kế thành các modul nhưSIMM, DIMM (như hình minh hoạ trên) để thuận tiện cho thiết kế và nâng cấp hệthống máy tính

SIMM (Single In-line Memory Module)

DIMM (Dual In-line Memory Module)

SO-DIM: (Small Outline Dual In-line Memory Module): Thường sử dụngtrong các máy tính xách tay

Tính tương thích với bo mạch chủ

Không phải các RAM khác nhau đều sử dụng được trên tất cả các bo mạchchủ Mỗi loại bo mạch chủ lại sử dụng với một loại RAM khác nhau tuỳ thuộc vàochipset của bo mạch chủ

2 4 Ổ ĐĨA CỨNG :

Ổ đĩa cứng là dùng để lưu trữ dữ liệu trên bề mặt các tấm đĩa hình tròn phủ vậtliệu từ tính Ổ đĩa cứng là loại bộ nhớ "không thay đổi" (non-volatile), có nghĩa làchúng không bị mất đĩa cứng, hay còn gọi là ổ cứng (tiếng Anh: Hard Disk Drive,viết tắt: HDD) là thiết dữ liệu khi ngừng cung cấp nguồn điện cho chúng

Ổ đĩa cứng là một khối duy nhất, các đĩa cứng được lắp ráp cố định trong ổngay từ khi sản xuất nên không thể thay thế được các "đĩa cứng" như với cách hiểunhư đối với ổ đĩa mềm hoặc ổ đĩa quang

kĩ thuật số, thiết bị kỹ thuật số hỗ trợ cá nhân

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 xuất hiện củacác ổ đĩa cứng lai giúp cho hệ điều hành hoạt động tối ưu hơn, giảm thời gian khởiđộng của hệ thống, tiết kiệm năng lượng, sự thay đổi phương thức ghi dữ liệu trêncác đĩa từ làm cho dung lượng mỗi ổ đĩa cứng tăng lên đáng kể

2.4.2 Lịch sử phát triển:

Năm 1955

Ổ cứng đầu tiên trên thế giới có là IBM 350 Disk File được chế tạo bởi ReynoldJohnson ra mắt năm 1955 cùng máy tính IBM 305 Ổ cứng này có tới 50 tấm đĩakích thước 24" với tổng dung lượng là 5 triệu kí tự Một đầu từ được dùng để truynhập tất cả các tấm đĩa khiến cho tốc độ truy nhập trung bình khá thấp

IBM giới thiệu hệ thống đĩa 3340 "Winchester", ổ đĩa đầu tiên sử dụng kĩ thuậtlắp ráp đóng hộp (sealed head/disk assembly - HDA) Kĩ sư trưởng dự án/chủnhiệm dự án Kenneth Haughton đặt tên theo "súng trường Winchester" 30-30 saukhi một thành viên trong nhóm gọi nó là "30-30" vì các trục quay 30 MB của ổ đĩacứng Hầu hết các ổ đĩa hiện đại ngày nay đều sử dụng công nghệ này, và cái tên

"Winchester" trở nên phổ biến khi nói về ổ đĩa cứng và dần biến mất trong thậpniên 1990

Trong một thời gian dài, ổ đĩa cứng có kích thước lớn và cồng kềnh, thích hợpvới một môi trường được bảo vệ của một trung tâm dữ liệu hoặc một văn phòng lớnhơn là trong môi trường công nghiệp khắc nghiệt (vì sự mong manh), hay vănphòng nhỏ hoặc nhà riêng (vì kích cỡ quá khổ và lượng điện năng tiêu thụ) Trướcthập niên 1980, hầu hết ổ đĩa cứng có các tấm đĩa cỡ 8" (20 cm) hoặc 14-inch (35cm), cần một giá thiết bị cũng như diện tích sàn đáng kể (tiêu biểu là các ổ đĩa cứnglớn có đĩa tháo lắp được, thường được gọi là "máy giặt"), và trong nhiều trườnghợp cần tới điện cao áp hoặc thậm chí điện ba pha cho những mô tơ lớn chúngdùng Vì lí do đó, các ổ đĩa cứng không được dùng phổ biến trong máy vi tính đếntận năm 1980, khi Seagate Technology cho ra đời ổ đĩa ST-506 - ổ đĩa 5,25" đầutiên 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

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 tảng khác.Mỗi máy Mac sản xuất giữa giữa các năm 1986 và 1998 đều có một cổng SCSIphía sau khiến cho việc lắp đặt thêm phần cứng mới trở nên dễ dạng; tương tự nhưvậy, "toaster" (máy nướng bánh) Mac không có chỗ cho ổ đĩa cứng (hay trong MacPlus không có chỗ lắp ổ đĩa cứng), các đời tiếp theo cũng vậy thế nên ổ SCSI lắpngoài là có thể hiểu được Các ổ đĩa SCSI lắp ngoài cũng phổ biến trong các máy vitính cổ như loạt Apple II và Commodore 64, và cũng được sử dụng rộng rãi trongmáy chủ cho đến tận ngày nay Sự xuất hiện vào cuối thập niên 1990 của các chuẩngiao 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 di chuyểnmột khối lượng lớn dữ liệu giữa hai địa điểm Vì thế, phần lớn các ổ đĩa cứng sảnxuất 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 Đốivới những 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 để bàncòn được sản xuất có dung lượng lên tới 40 gigabyte còn ổ đĩa lắp trong có dunglượng lớn nhất lên tới một nửa terabyte (500 GB), và những ổ đĩa lắp ngoài đạt 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 MFM đòi hỏi mạchđiều khiển phải tương thích với phần điện trên ổ đĩa cứng hay nói cách khác là ổđĩa và mạch điều khiền phải tương thích

Trục quay: truyền chuyển động của đĩa từ

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

Cụm đầu đọc

Đầu đọc : Đầu đọc/ghi dữ liệu

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

Mạch điều khiển: có nhiệm vụ điều khiển động cơ đồng trục, điều khiển sự dichuyển của cần di chuyển đầu đọc để đảm bảo đến đúng vị trí trên bề mặt đĩa Mạch xử lý dữ liệu: dùng để xử lý những dữ liệu đọc/ghi của ổ đĩa cứng

Bộ nhớ đệm (cache hoặc buffer): là nơi tạm lưu dữ liệu trong quá trình đọc/ghi dữliệu Dữ liệu trên bộ nhớ đệm sẽ mất đi khi ổ đĩa cứng ngừng được cấp điện

Vỏ ổ đĩa cứng gồm các phần: Phần đế chứa các linh kiện gắn trên nó, phần nắpđậy 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 độkín khít để không cho phép bụi được lọt vào bên trong của ổ đĩa cứng

Đĩa từ : Đĩa thường cấu tạo bằng nhôm hoặc thuỷ tinh, trên bề mặt được phủmột lớp vật liệu từ tính là nơi chứa dữ liệu Tuỳ theo hãng sản xuất mà các đĩa nàyđược sử dụng một hoặc cả hai mặt trên và dưới Số lượng đĩa có thể nhiều hơn một,phụ thuộc vào dung lượng và công nghệ của mỗi hãng sản xuất khác nhau

Trên một mặt làm việc của đĩa từ chia ra nhiều vòng tròn đồng tâm thành cáctrack

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 Theo chuẩnthông thường thì một sector chứa dung lượng 512 byte

Tập hợp các track cùng 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/ghi đầu tiênlàm 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 nàychính xác hơn bởi có thể xảy ra thường hợp các đầu đọc khác nhau có khoảng cáchđến tâm quay của đĩa khác nhau do quá trình chế tạo)

Trục quay là trục để gắn các đĩa từ lên nó, chúng được nối trực tiếp với động cơquay đĩa cứng Trục quay có nhiệm vụ truyền chuyển động quay từ động cơ đếncác 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 khi làmviệc ở tốc độ cao, dẫn đến quá trình đọc/ghi không chính xác

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 đĩa cứnghoạt động với mật độ xít chặt hơn như: chuyển các hạt từ sắp xếp theo phương

vuông góc với bề mặt đĩa nên các đầu đọc được thiết kế nhỏ gọn và phát triển theocác ứng dụng công nghệ mới

Đầu đọc trong đĩa cứng có công dụng đọc dữ liệu dưới dạng từ hoá trên bề mặtđĩa 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 dụ hai đĩanhưng chỉ sử dụng 3 mặt)

Cần di chuyển đầu đọc/ghi là các thiết bị mà đầu đọc/ghi gắn vào nó Cần cónhiệm vụ di chuyển theo phương song song với các đĩa từ ở một khoảng cách nhấtđịnh, dịch chuyển và định vị chính xác đầu đọc tại các vị trí từ mép đĩa đến vùngphía trong của đĩa (phía trục quay)

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

Toàn bộ cơ chế đọc/ghi dữ liệu chỉ được thực hiện khi máy tính (hoặc các thiết

bị sử dụng ổ đĩa cứng) có yêu cầu truy xuất dữ liệu hoặc cần ghi dữ liệu vào ổ đĩacứng Việc thực hiện giao tiếp với máy tính do bo mạch của ổ đĩa cứng đảm nhiệm

Ta biết rằng máy tính làm việc khác nhau theo từng phiên làm việc, từng nhiệm

vụ mà không theo một kịch bản nào, do đó quá trình đọc và ghi dữ liệu luôn luônxảy ra, do đó các tập tin luôn bị thay đổi, xáo trộn vị trí Từ đó dữ liệu trên bề mặtđĩa cứng không được chứa một cách liên tục mà chúng nằm rải rác khắp nơi trên bềmặt vật lý Một mặt khác máy tính có thể xử lý đa nhiệm (thực hiện nhiều nhiệm vụtrong cùng một thời điểm) nên cần phải truy cập đến các tập tin khác nhau ở cácthư mục khác nhau

Như vậy cơ chế đọc và ghi dữ liệu ở ổ đĩa cứng không đơn thuần thực hiện từtheo tuần tự mà chúng có thể truy cập và ghi dữ liệu ngẫu nhiên tại bất kỳ điểm nàotrên bề mặt đĩa từ, đó là đặc điểm khác biệt nổi bật của ổ đĩa cứng so với các hìnhthức 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 tự thường

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 nhiều hơn một tập tin dữ liệu tạimột 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 thời điểm, cácyêu cầu được đáp ứng tuần tự

Ổ đĩa cứng đồng thời đáp ứng các yêu cầu cung cấp dữ liệu theo phương thứcriêng của nó

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 từđược thực hiện nhờ các động cơ gắn cùng trục (với tốc độ rất lớn: từ 3600 rpm chođến 15.000 rpm) chúng thường được quay ổn định tại một tốc độ nhất định theomỗi 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 đĩa cứng

2.4.4 Các công nghệ sử dụng ổ đĩa cứng:

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

trước 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 cơkhí): Chúng có thể bao gồm những sự hư hỏng theo thời gian của phần cứng: đầuđọc/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 phải BIOScủa hãng nào cũng hỗ trợ việc can thiệp này)

Ổ cứng lai (hybrid hard disk drive) là các ổ đĩa cứng thông thường được gắnthêm 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 đã đưacác dữ liệu đến một mức nhất định (tuỳ từng loại ổ cứng lai) thì ổ đĩa cứng mới tiếnhành ghi dữ liệu vào các đĩa từ, điều này giúp sự vận hành của ổ đĩa cứng tối hiệuquả và tiết kiệm điện năng hơn nhờ việc không phải thường xuyên hoạt động

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

Giúp hệ điều hành khởi động nhanh hơn nhờ việc lưu các tập tin khởi động của

hệ thống lên vùng bộ nhớ flash

Kết hợp với bộ nhớ đệm của ổ đĩa cứng tạo thành một hệ thống hoạt động hiệuquả

Những ổ cứng lai được sản xuất hiện nay thường sử dụng bộ nhớ flash với dunglượng khiêm tốn ở 256 MB bởi chịu áp lực của vấn đề giá thành sản xuất Do sửdụng dung lượng nhỏ như vậy nên chưa cải thiện nhiều đến việc giảm thời giankhởi động hệ điều hành, dẫn đến nhiều người sử dụng chưa cảm thấy hài lòng vớichúng Tuy nhiên người sử dụng thường khó nhận ra sự hiệu quả của chúng khithực hiện các tác vụ thông thường hoặc việc tiết kiệm năng lượng của chúng.

2.4.5 Thông số và đặc tính Dung lượng

Dung lượng ổ đĩa cứng là một thông số thường được người sử dụng nghĩ đếnđầu tiên, là cơ sở cho việc so sánh, đầu tư và nâng cấp Người sử dụng luôn mongmuốn sở hữu các ổ đĩa cứng có dung lượng lớn nhất có thể theo tầm chi phí của họ

Tốc độ quay của đĩa cứng thường được ký hiệu bằng rpm (viết tắt của từ tiếngAnh: revolutions per minute) số vòng quay trong một phút.Tốc độ quay càng caothì ổ càng làm việc nhanh do chúng thực hiện đọc/ghi nhanh hơn, thời giam tìmkiếm thấp

Các thông số về thời gian trong ổ đĩa cứng

Thời gian tìm kiếm trung bình (Average Seek Time) là khoảng thời gian trungbình (theo mili giây: ms) mà đầu đọc có thể di chuyển từ một cylinder này đến mộtcylinder khác ngẫu nhiên (ở vị trí xa chúng) Thời gian tìm kiếm trung bình đượccung cấp bởi nhà sản xuất khi họ tiến hành hàng loạt các việc thử việc đọc/ghi ởcác vị trí khác nhau rồi chia cho số lần thực hiện để có kết quả thông số cuốicùng.Thông số này càng thấp càng tốt

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

Thời gian truy cập ngẫu nhiên (Random Access Time): Là khoảng thời giantrung 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 hệthống, do đó người sử dụng nên quan tâm đến chúng khi lựa chọn giữa các ổ đĩacứng Thông số này càng thấp càng tốt

Thời gian làm việc tin cậy MTBF: (Mean Time Between Failures) được tínhtheo 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 sau thờigian 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 độ15.000 rpm có giá trị MTBF đến 1,4 triệu giờ thì những thông số này chỉ là kết quảcủa các tính toán trên lý thuyết Hãy hình dung số năm mà nó hoạt động tin cậy(khi chia thông số MTBF cho (24 giờ/ngày × 365 ngày/năm) sẽ thấy rằng nó có thểdài hơn lịch sử của bất kỳ hãng sản xuất ổ đĩa cứng nào, do đó người sử dụng cóthể không cần quan tâm đến thông số này

2.4.6 Bộ nhớ đệm:

Bộ nhớ đệm (cache hoặc buffer) trong ổ đĩa cứng cũng giống như RAM củamáy 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 ổ đĩacứng bởi việc đọc/ghi không xảy ra tức thời (do phụ thuộc vào sự di chuyển củađầu đọc/ghi, dữ liệu được truyền tới hoặc đi) sẽ được đặt tạm trong bộ nhớ đệm.Đơn vị thường bính bằng kB hoặc MB

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 hệđiều hành mà chúng không ảnh hưởng đến cách hoạt động hoặc hiệu suất vốn cócủa mỗi loại ổ đĩa cứng Có rất nhiều phần mềm cho phép tinh chỉnh các thông sốnày của hệ điều hành tuỳ thuộc vào sự dư thừa RAM trên hệ thống.

2 5 CD, CD-RW, DVD:

Ngày nay ổ ghi CD (CD Burner) đã trở thành một thiết bị chuẩn trong các máytính thế hệ mới và càng ngày càng có nhiều người say mê nhạc trang bị CD Burnerscho hệ thống máy tính

Đã hiểu được những yếu tố cơ bản trong công nghệ CD CD lưu trữ nhạc vàcác file khác dưới dạng số (Digital), có nghĩa là các thông tin trên đĩa được thể hiệndưới dạng dãy các số 0 và 1 Trên đĩa CD thông thường, những số 0 và 1 được thểhiện bởi hàng triệu các điểm gồ lên (Bump) và các chỗ phẳng trên bề mặt phản xạcủa đĩa Các Bump và chỗ phẳng này được sắp xếp trên các rãnh liên tục chỉ rộngkhoảng 0,5 micron và dài tới 5 km Để đọc các thông tin này, CD Player sẽ chiếucác tia Laser lên bề mặt các rãnh này Khi tia Laser chiếu vào một vùng phẳng trênrãnh, tia Laser được phản xạ trực tiếp tới bộ phận cảm biến quang (Optical Sensor)trên hệ thống Laser Khi đó CD Player hiểu đó là số 1 Khi tia Laser chiếu lên các

Bump, ánh sáng được phản xạ theo hướng khác và không tới được Optical Sensor,

Các máy chế tạo CD dùng tia Laser cường độ cao để khắc các sơ đồ Bump vàocác đĩa thuỷ tinh được tráng vật liệu quang điện trở Qua các quá trình công phu,các sơ đồ Bump này được “in” lên đĩa bằng chất liệu Acrylic Sau đó chúng đượctráng một lớp nhôm hoặc một kim loại khác để tạo bề mặt phản xạ có thể đọc được.Cuối cùng đĩa được tráng một lớp Plastic trong suốt để bảo vệ bề mặt kim loại phản

xạ chống các vết xước và hỏng bề mặt

Để có được một đĩa CD, nhà sản xuất phải thực hiện các công việc khá tinh vi

và phức tạp bao gồm nhiều bước và sử dụng nhiều loại vật liệu khác nhau Do quátrình sản xuất phức tạp nên CD không được sản xuất đơn lẻ Nó chỉ khả thi trongviệc sản xuất hàng loạt và các đĩa CD phải có cùng nội dung Do vậy các CDtruyền thống vẫn được coi là thiết bị lưu trữ “Read Only” cỡ trung bình đối với đa

số người tiêu dùng giông như LP hay DVD thông thường

Do nhu cầu lưu trữ thông tin ngày càng lớn trong khi dung lượng các đĩa mềm

sử dụng trong máy tính không đáp ứng được, vào đầu thập kỷ 90 các chuyên giatrong lĩnh vực này đã cố gắng tìm cách để tạo ra các đĩa CD có khả năng ghi dữliệu dạng số Để đáp ứng nhu cầu này các hãng sản xuất điện tử đã giới thiệu mộtgiải pháp cho phép mã hoá CD với các bước đơn giản CD-R (CD RecordableDisc) không có bất kỳ Bump hay vùng phẳng nào trên bề mặt Thực chất nó có mộtlớp kim loại phản xạ trơn nằm trên một lớp mạ chất cảm quang

Khi đĩa chưa được ghi thông tin gì (Blank Disc) lớp mạ có mầu trong mờ, ánhsáng có thể đi qua và phản xạ trên bề mặt kim loại Nhưng khi lớp mạ này đượclàm nóng với tia sáng hội tụ có tần số đặc biệt và cường độ mạnh nó sẽ chuyểnthành đục và ánh sáng không thể xuyên qua được Bằng cách tạo ra các điểm mờliên tục trên rãnh CD đồng thời với các vùng trong mờ, chúng ta có thể tạo ra một

sơ đồ số mà CD Player chuẩn có thể đọc được Ánh sáng Laser sẽphản xạ trở lại bộ cảm biến khi chiếu lên lớp mạ trong mờ giống như khi nó phản

xạ lại từ các vùng phẳng ở CD thông thường

Công việc của CD Burner là tạo ra (Burn) các sơ đồ số trên đĩa CD trắng Docác dữ liệu được mã hoá chuẩn xác trên bề mặt nhỏ như vậy nên hệ thống ghi phảihoạt động cực kỳ chính xác CD Burner điều khiển hệ thống Laser hệt như CDPlayer nhưng ở CD Burner chúng không gọi là “Read Laser” mà là “Write Laser”.Write Laser mạnh hơn Read Laser và tác động lên đĩa hoàn toàn khác: thay đổi bềmặt chứ không phản xạ lại ánh sáng Read Laser không đủ mạnh để làm đục lớp mạnên có thể chạy đĩa CD-R trên ổ CD mà không sợ bị phá huỷ dữ liệu ghi trên đó

Write Laser cũng di chuyển từ phía gần tâm ra ngoài một cách chính xác nhưRead Laser khi đĩa quay Lớp Plastic ở dưới cùng của đĩa có các đường rãnh đượcchế tạo sẵn sẽ hướng dẫn hệ thống Laser đi theo đường chính xác Để đồng nhất tốc

độ quay với chuyển động của hệ thống Laser, CD Burner giữ cho tia Laser đi theorãnh ghi ở một tốc độ không đổi Để ghi dữ liệu, CD Burner dễ dàng bật tắt LaserWriter đồng bộ với sơ đồ 1 và 0 Các điểm đục được mã hoá thành 0 còn các vùngtrong mờ được mã hoá thành 1

Hầu hết các CD Burner đều có thể tạo ra các đĩa CD hoạt động được ở nhiềutốc độ (Multiple Speed) Ở tốc độ 1X, tốc độ quay của CD bằng với tốc độ khi nóđược đọc bởi CD Player có nghĩa là phải mất đúng 60 phút để ghi đoạn nhạc dài 60phút Trong khi với tốc độ 2X chỉ cần nửa giờ là có thể ghi được đoạn nhạc trên Ởnhững tốc độ ghi lớn, CD Burner phải có hệ thống điều khiển Laser đặc biệt đồngthời tốc độ kết nối giữa CD Burner và máy tính phải được đảm bảo Ngoài ra loạiđĩa trắng dùng để ghi cũng phải được thiết kế phù hợp với việc ghi dữ liệu ở tốc độnày

Ưu điểm chính của đĩa CD-R là nó có thể được dùng với hầu hết các loại CDPlayer và CD-ROM đang được sử dụng rất nhiều để lưu trữ nhạc và dữ liệu Thêmvào đó nó có khả năng lưu trữ lớn và tương đối rẻ Trở ngại chính của kiểu côngnghệ này là không thể sử dụng lại được đĩa đã ghi Một khi đĩa trắng đã được ghi

dữ liệu, nó không thể xoá và ghi lại được Trong những năm giữa thập kỷ 90, cáchãng điện tử lại giới thiệu một dạng CD mới giải quyết được vấn đề này đó là CD-

RW (CD Rewritable)

Công nghệ CD-R cho phép tạo ra đĩa CD-R lưu trữ được rất nhiều dữ liệu.Chúng có thể làm việc với hầu hết các loại CD Player và giá tươg đối rẻ Tuynhiên, không giống như các thiết bị lưu trữ khác như băng hay đĩa mềm, CD-Rkhông thể ghi lại lần nữa một khi đã lưu dữ liệu vào Đĩa CD-RW là một bước tiến

so với CD-R, nó được xây dựng thêm chức năng xoá (Erase Function) cho phép ghi

đè lên toàn bộ dữ liệu cũ dựa trên công nghệ Phase-Change Technology Trong đĩaCD-RW, phần tử Phase-Change là một hợp chất hóa học của Bạc, Telua, Antimon

và Indi Với tác động vật lý, định dạng của hợp chất này sẽ thay đổi khi được làmnóng ở một nhiệt độ nào đó Khi hợp chất này được làm nóng đến nhiệt độ nóngchảy (khoảng 600 độ C) nó sẽ chuyển sang dạng lỏng còn ở nhiệt độ kết tinh(khoảng 200 độ C) nó sẽ chuyển sang thể rắn Khi làm nóng hợp chất trong đĩa CD-

RW đến nhiệt độ nóng chảy rồi làm lạnh thật nhanh nó sẽ vẫn còn ở dạng lỏng vàkhông định hình ngay cả khi ở dưới nhiệt độ kết tinh Để kết tinh hợp chất này,phải giữ hợp chất ở đúng nhiệt độ kết tinh một khoảng thời gian nào đó để chúngchuyển sang trạng thái rắn trước khi làm lạnh lại

Hợp chất dùng trong đĩa CD-RW khi ở trạng thái kết tinh sẽ trong mờ và khi ởdạng lỏng không định hình sẽ hấp thu được hầu hết ánh sáng Với một CD trắngmọi chất liệu trên vùng ghi dữ liệu đều ở thể kết tinh, ánh sáng sẽ chiếu qua lớp này