ĐIỆN tử VIỄN THÔNG HDD khotailieu

Nhóm Tìm hiểu HDD SVTH: Lê Đức Vinh Nguyễn Thị Yến B Nội Dung Trình Bày I Tổng Quan: Giới Thiệu Lịch Sử Phát Triển ổ cứng II Ổ Cứng HDD: Cấu Tạo Và Nguyên Lý Hoạt Động III.Thông Số Đặc Tính IV Ứng Dụng I Tổng Quan 1.1 Giới Thiệu - Ổ đĩa cứng, hay gọi ổ cứng (tiếng Anh: Hard Disk Drive, viết tắt: HDD) thiết bị dùng để lưu trữ liệu bề mặt đĩa hình tròn phủ vật liệu từ tính - Ổ đĩa cứng loại nhớ "khơng thay đổi" (non-volatile), có nghĩa chúng khơng bị liệu ngừng cung cấp nguồn điện cho chúng - Ổ đĩa cứng khối nhất, đĩa cứng lắp ráp cố định ổ từ sản xuất nên thay "đĩa cứng" với cách hiểu ổ đĩa mềm ổ đĩa quang Lịch Sử Phát Triển - Năm 1955: Ổ cứng giới có IBM 350 Disk File chế tạo Reynold Johnson - Năm 1961: Ổ đĩa có phận lưu trữ tháo lắp - Năm 1973:IBM giới thiệu hệ thống đĩa 3340 "Winchester", ổ đĩa sử dụng kĩ thuật lắp ráp đóng hộp - Sự xuất vào cuối thập niên 1990 chuẩn giao tiếp USB FireWire khiến cho ổ đĩa cứng lắp trở nên phổ biến - Vào thời điểm đầu năm 2005, ổ đĩa cứng có dung lượng khiêm tốn cho máy tính để bàn sản xuất có dung lượng lên tới 40 GB ổ đĩa lắp có dung lượng lớn lên tới nửa TB (500 GB), ổ đĩa lắp đạt xấp xỉ TB II Ổ Cứng HDD 2.1 Cấu Tạo Cụm đĩa: Bao gồm toàn đĩa, trục quay động cơ: - Đĩa từ - Trục quay: truyền chuyển động đĩa từ - Động cơ: Được gắn đồng trục với trục quay đĩa Cụm đầu đọc: - Đầu đọc (head): Đầu đọc/ghi liệu - Cần di chuyển đầu đọc (head arm actuator arm) 5 Cụm mạch điện - Mạch điều khiển: có nhiệm vụ điều khiển động đồng trục, điều khiển di chuyển cần di chuyển đầu đọc để đảm bảo đến vị trí bề mặt đĩa - Mạch xử lý liệu: dùng để xử lý liệu đọc/ghi ổ đĩa cứng - Bộ nhớ đệm (cache buffer): nơi tạm lưu liệu trình đọc/ghi liệu Dữ liệu nhớ đệm ổ đĩa cứng ngừng cấp điện Đầu cắm nguồn cung cấp điện cho ổ đĩa cứng - Đầu kết nối giao tiếp với máy tính Vỏ đĩa cứng: - Vỏ ổ đĩa cứng gồm phần: Phần đế chứa linh kiện gắn nó, phần nắp đậy lại để bảo vệ linh kiện bên - Vỏ ổ đĩa cứng có chức nhằm định vị linh kiện đảm bảo độ kín khít để khơng cho phép bụi lọt vào bên ổ đĩa cứng Phần vỏ HDD Đĩa từ (platter): Đĩa thường cấu tạo nhôm thuỷ tinh, bề mặt phủ lớp vật liệu từ tính nơi chứa liệu Tuỳ theo hãng sản xuất mà đĩa sử dụng hai mặt  Landing Zone: vị trí tạm ngưng đầu đọc/ ghi  Track: vòng tròn đồng tâm mặt đĩa  Cylinder: tập hợp track đồng tâm tất đĩa  Sector: (cung) phần tử track, sector có kích thước 512 byte 2.2 Ngun Lý Hoạt Động Nguyên lý đọc/ghi: • • • Đĩa cứng hoạt động thực đồng thời hai chuyển động: Chuyển động quay đĩa chuyển động đầu đọc Khi đĩa cứng quay đều, cần di chuyển đầu đọc di chuyển đến vị trí bề mặt theo phương bán kính đĩa Các vị trí cần đọc ghi, đầu đọc/ghi có cảm biến với điện trường để đọc liệu phát điện trường để xoay hướng hạt từ ghi liệu Dữ liệu ghi/đọc đồng thời đĩa 10 III Thơng Số Và Đặc Tính Dung lượng    Dung lượng ổ đĩa cứng (Disk capacity) thông số thường người sử dụng nghĩ đến đầu tiên, sở cho việc so sánh, đầu tư nâng cấp Dung lượng ổ đĩa cứng tính : Dung lượng ổ đĩa cứng tính theo đơn vị dung lượng thông thường: byte, KB MB, GB, TB 11 3.2 Tốc độ quay ổ đĩa cứng :  Tốc độ quay đĩa cứng thường ký hiệu rpm ( revolutions per minute) số vòng quay phút Các tốc độ quay thông dụng thường là:  3.600 rpm: Tốc độ ổ đĩa cứng đĩa hệ trước  4.200 rpm: Thường sử dụng với máy tính xách tay mức giá trung bình thấp thời điểm 2007  5.400 rpm: Thông dụng với ổ đĩa cứng 3,5" sản xuất cách 2-3 năm  7.200 rpm: Thông dụng với ổ đĩa cứng sản xuất thời gian (2007)  10.000 rpm, 15.000 rpm: Thường sử dụng cho ổ đĩa cứng máy tính cá nhân cao cấp, máy trạm máy chủ có sử dụng giao tiếp SCSI 12 .3 Các thông số thời gian ổ đĩa cứng  Thời gian tìm kiếm trung bình (Average Seek Time) : khoảng thời gian trung bình mà đầu đọc di chuyển từ cylinder đến cylinder khác ngẫu nhiên ( ms )  Thời gian truy cập ngẫu nhiên (Random Access Time): Là khoảng thời gian trung bình để đĩa cứng tìm kiếm liệu ngẫu nhiên (ms)  Thời gian làm việc tin cậy (Mean Time Between Failures) : khoảng thời gian mà nhà sản xuất dự tính ổ đĩa cứng hoạt động ổn định mà sau thời gian ổ đĩa cứng xuất lỗi (hay hiểu cách đơn tuổi thọ ổ đĩa cứng) ( h ) 13 3.4 Bộ nhớ đệm  : Bộ nhớ đệm (cache buffer) ổ đĩa cứng giống RAM máy tính, chúng có nhiệm vụ lưu tạm liệu trình làm việc ổ đĩa cứng  Độ lớn nhớ đệm có ảnh hưởng đáng kể tới hiệu suất hoạt động ổ đĩa cứng việc đọc/ghi không xảy tức thời (do phụ thuộc vào di chuyển đầu đọc/ghi, liệu truyền tới đi) đặt tạm nhớ đệm  Đơn vị thường tính KB MB 14 3.5 Chuẩn giao tiếp Các chuẩn giao tiếp ổ đĩa cứng Giao tiếp (viết tắt) Tên tiếng Anh đầy đủ Tốc độ truyền liệu SCSI Small Computer System Interface Nhiều loại Ultra160 SCSI 160 MBps Ultra320 SCSI 320 MBps ATA Advanced Technology Attachment Max = 133 MBps SATA Serial ATA 150 150 MBps SATA II Serial ATA 300 300 MBps SATA III Serial ATA 600 600 MBps 15 3.6 Tốc độ truyền liệu  Các thông số sau ảnh hưởng đến tốc độ truyền liệu ổ đĩa cứng: - Tốc độ quay đĩa từ - Số lượng đĩa từ ổ đĩa cứng: nhiều đĩa từ số lượng đầu đọc lớn, khả đọc/ghi đồng thời đầu từ mặt đĩa nhiều lượng liệu đọc/ghi lớn - Cơng nghệ chế tạo: Mật độ sít chặt track công nghệ ghi liệu bề mặt đĩa (phương từ song song vng góc với bề mặt đĩa): dẫn đến tốc độ đọc/ghi cao - Dung lượng nhớ đệm: Ảnh hưởng đến tốc độ truyền liệu tức thời thời điểm 16  Bảng so sánh sau tốc độ vùng ổ cứng khác Ổ đĩa cứng Ultra-ATA/100 Hitachi (IBM) Deskstar 120GXP Sectors/Track Tốc độ quay Tốc độ truyền Vùng (vòng/phút) liệu (MB/giây) Vùng ngồi 928 7.200 57,02 Vùng 448 7.200 27,53 Trung bình 688 7.200 42,27 Ổ đĩa cứng Maxtor DiamondMax D540X-4G120J6 120GB ATA Vùng 896 5.400 41,29 Vùng 448 5.400 20,64 Trung bình 672 5.400 30,97 17 3.7 Các thơng số khác  Kích thước ổ đĩa cứng chuẩn hố số kích thước để đảm bảo thay lắp ráp vừa với máy tính Kích thước ổ đĩa cứng thường tính theo inch  Sự sử dụng điện : đa số ổ đĩa cứng máy tính cá nhân sử dụng hai loại điện áp nguồn: Vdc 12 Vdc  Độ ồn ổ đĩa cứng thông số tính dB, chúng đo ổ đĩa cứng làm việc bình thường  Chịu đựng sốc (Shock - half sine wave): Sốc (hình thức rung động theo nửa chu kỳ sóng, thường hiểu việc giao động từ vị trí cân đến giá trị cực đại, sau lại trở lại vị trí ban đầu) nói đến khả chịu đựng sốc ổ đĩa cứng làm việc  Nhiệt độ làm việc ổ đĩa cứng thường từ 40 độ18 C IV Ứng Dụng  Ổ đĩa cứng sử dụng chủ yếu máy tính như: máy tính cá nhân, máy tính xách tay, máy chủ, máy trạm…  Với thiết bị lưu trữ liệu chuyên dụng như: thiết bị lưu liệu tự động thiết bị lưu liệu dùng cho văn phòng/cá nhân bán thị trường sử dụng ổ đĩa cứng  Ngày nay, số hãng sản xuất ổ đĩa cứng chế tạo đĩa cứng nhỏ Các ổ đĩa cứng nhỏ sử dụng thiết bị kỹ thuật số hỗ trợ cá nhân, thiết bị cầm tay, điện thoại di động, máy ảnh số, máy nghe nhạc cá nhân, tai nghe không dây, máy quay phim kỹ thuật số  Những thiết bị gia dụng xuất đáp ứng nhu cầu người sử dụng ổ đĩa cứng như: Thiết bị ghi lại chương trình ti vi cho phép người sử dụng khơng bỏ sót kênh yêu thích chúng ghi 19 lại kênh thứ hai người sử dụng xem kênh thứ nhất, đặt lịch trình ghi lại vắng nhà  ... với điện trường để đọc liệu phát điện trường để xoay hướng hạt từ ghi liệu Dữ liệu ghi/đọc đồng thời đĩa 10 III Thông Số Và Đặc Tính Dung lượng    Dung lượng ổ đĩa cứng (Disk capacity) thông. .. cứng II Ổ Cứng HDD: Cấu Tạo Và Nguyên Lý Hoạt Động III .Thông Số Đặc Tính IV Ứng Dụng I Tổng Quan 1.1 Giới Thiệu - Ổ đĩa cứng, hay gọi ổ cứng (tiếng Anh: Hard Disk Drive, viết tắt: HDD) thiết bị... buffer): nơi tạm lưu liệu trình đọc/ghi liệu Dữ liệu nhớ đệm ổ đĩa cứng ngừng cấp điện Đầu cắm nguồn cung cấp điện cho ổ đĩa cứng - Đầu kết nối giao tiếp với máy tính Vỏ đĩa cứng: - Vỏ ổ đĩa