Chủ đề: Tìm hiểu thiết bị lưu trữ dữ liệu từ tính ổ đĩa cứng

Ổ đĩa cứng hay còn gọi là ổ cứng (tiếng Anh :Hard Drive Disk, viết tắt: HDD) là thiết bị dùng để lưu trữ dữ liệu trên bề mặt các tấm đĩa hình tròn phủ vật liệu từ tính. Ổ đĩa cứng là loại bộ nhớ “ không thay đổi” (non_volatile), có nghĩa là chúng không bị mất dữ liệu khi ngừng cung cấp nguồn điện cho chúng. (Từ tính tiếng Anh:magnetic property) là một tính chất của vật liệu hưởng ứng dưới tác động của một từ trường. Từ tính có nguồn gốc từ lực từ,lực này luôn đi liền với lực điện nên thường được gọi là lực điện từ) Lực điện từ sinh ra khi các hạt tích điện chuyển động ví như các điện tử chuyển động trong dòng điện. Ổ đĩa cứng là một thiết bị rất quan trọng trong hệ thống bởi chúng chứa dữ liệu thành quả của một quá trình làm việc của những người sử dụng máy tính.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN 🙞🙞🙞🙞🙞 BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN MƠN HỌC KIẾN TRÚC MÁY TÍNH Đề tài: Nghiên cứu tìm hiểu thiết bị lưu trữ liệu từ tính (ổ đĩa cứng) u cầu: Trình bày cấu tạo nguyên lý ghi/đọc liệu ổ đĩa từ (ổ đĩa cứng) Các thông số đặc tính kỹ thuật ổ đĩa cứng ngày Giáo viên hướng dẫn: Thầy Nguyễn Thanh Hải Nhóm thực hiện: Nhóm 8- Lớp CNTT06 K14 Thành viên nhóm thực hiện: Phạm Văn Biển Tạ Việt Khang Nguyễn Thị Mới Nguyễn Văn Ngọc Nguyễn Công Quyết Hà Nội, Ngày 18 tháng 11 năm 2020 Mục Lục Lời mở đầu: Phần I, Khái niệm ổ đĩa cứng: 1.1, Khái niệm ổ đĩa cứng: 1.2, Tổng quan ổ đĩa cứng: Phần II, Cấu tạo ổ đĩa cứng 2.1, Cụm đĩa: 2.2, Cụm đầu đọc 2.3, Cụm mạch điện: 2.4, Vỏ đĩa cứng: .7 Phần III, Nguyên lý hoạt động ổ đĩa cứng 3.1, Giao tiếp với máy tính: .9 3.2 , Đọc ghi liệu bề mặt đĩa: 10 Phần IV: Các thông số kĩ thuật đặc tính kĩ thuật ổ đĩa cứng 11 4.1, Dung lượng .11 4.2,Tốc độ quay ổ đĩa cứng .11 4.3, Các thông số tốc độ thời gian ổ đĩa cứng .12 4.3.1, Thời gian tìm kiếm trung bình 12 4.3.2, Thời gian truy cập ngẫu nhiên 12 4.3.3, Thời gian làm việc tin cậy 13 4.4 , Bộ nhớ đệm 13 4.5, Tốc độ truyền liệu 13 4.6, Kích thước ổ đĩa cứng 15 4.7, Sử dụng điện năng: 15 4.8, Một số thông số khác 16 Lời mở đầu: Sau phần trình bày “Nghiên cứu tìm hiểu thiết bị ổ đĩa từ tính( ổ đĩa cứng)” nhóm chúng em Trong q trình làm cịn nhiều thiếu sót, chúng em mong nhận nhận xét từ thầy để làm chúng em hoàn thiện hơn! Phần I, Khái niệm ổ đĩa cứng: 1.1, Khái niệm ổ đĩa cứng: Ổ đĩa cứng hay gọi ổ cứng (tiếng Anh :Hard Drive Disk, viết tắt: HDD) thiết bị dùng để lưu trữ liệu bề mặt đĩa hình trịn phủ vật liệu từ tính Ổ đĩa cứng loại nhớ “ khơng thay đổi” (non_volatile), có nghĩa chúng không bị liệu ngừng cung cấp nguồn điện cho chúng (Từ tính tiếng Anh:magnetic property) tính chất vật liệu hưởng ứng tác động từ trường Từ tính có nguồn gốc từ lực từ,lực liền với lực điện nên thường gọi lực điện từ) Lực điện từ sinh hạt tích điện chuyển động ví điện tử chuyển động dòng điện Ổ đĩa cứng thiết bị quan trọng hệ thống chúng chứa liệu thành trình làm việc người sử dụng máy tính Những hư hỏng thiết bị thiết bị khác hệ thống máy tính sửa chữa thay được, liệu bị yếu tố hư hỏng phần cứng ổ đĩa cứng thường khó lấy lại 1.2, Tổng quan ổ đĩa cứng: Ổ đĩa cứng khối nhất, đĩa cứng lắp ráp cố định ổ từ sản xuất nên thay “đĩa cứng” với cách hiểu ổ đĩa ổ đĩa quang Ổ đĩa cứng(hay gọi ổ cứng) thường biết đến phận máy tính với việc lưu trữ liệu cho dù chúng xuất muộn so với máy tính Với phát triển nhanh chóng cơng nghệ ổ đĩa cứng có kích thước ngày nhỏ đi, dung lượng ngày tăng lên Trong khứ, thiết kế ổ đĩa cứng dành cho máy tính, ngày nay, ổ đĩa cứng sử dụng thiết bị điện tử khác máy nghe kĩ thuật số, máy ảnh kĩ thuật số, điện thoại di động thông minh(smart phone), máy quay phim kĩ thuật số, thiết bị kĩ thuật số hỗ trợ cá nhân.v.v Không tuân theo theo thiết kế ban đầu, ổ đĩa cứng có bước tiến cơng nghệ nhằm giúp lưu trữ truy xuất liệu nhanh ,ví dụ: xuất ổ đĩa cứng lại giúp cho hệ điều hành hoạt động tối ưu hơn, giảm thời gian khởi động hệ thống, tiết kiệm lượng; thay đổi phương thức ghi liệu đĩa từ làm cho thay đổi phương thức ghi liệu đĩa từ làm cho dung lượng ổ đĩa từ làm cho dung lượng ổ đĩa cứng tăng lên đáng kể Phần II, Cấu tạo ổ đĩa cứng 2.1, Cụm đĩa: Bao gồm: Toàn đĩa, trục quay động + Đĩa từ(platter): - Là đĩa kim loại hình trịn gắn bên ổ cứng, số đĩa gắn trục chính( spindle motor) để tạo nhiều bề mặt lưu trữ liệu không gian nhỏ -Thường nhôm thủy tinh,phủ lớp ơxít sắt ba lớp hợp kim coban mỏng( lớp vật liệu từ tính để chứa liệu) Đĩa từ gồm lớp:  Lớp nền: Vật liệu sử dụng phổ biến hợp kim nhôm thủy tinh, để hỗ trợ cho lớp phương tiện  Lớp phương tiện: Là lớp phủ vật liệu từ tính mỏng cách sử dụng trình lắng đọng chân không( phún xạ magnetron) sử dụng cho bề mặt đĩa nơi lưu trữu liệu thực tế.Độ dày vài phần triệu inch  Lớp bảo vệ: Là lớp bôi trơn, bảo vệ siêu mỏng Nhằm bảo vệ ổ đĩa khỏi hư hại gây tiếp xúc với đầu đọc vật liệu khác từ bên xâm nhập vào ổ đĩa - Tùy theo hãng sản xuất mà số lượng đĩa cố thể nhiều đĩa sử dụng hai mặt - Các đĩa gắn song song, quay đồng trục, tốc độ với hoạt động + Động trục quay: Các đĩa từ gắn liền lên trục quay nối trực tiếp với động quay đĩa cứng Trục quay có nhiệm vụ truyền chuyển động quay từ động đến đĩa từ Trục quay chế tạo vật liệu nhẹ hợp kim nhôm chế tạo tuyệt đơi xác để đảm bảo trọng tâm chúng không bị sai lệch 2.2, Cụm đầu đọc + Đầu đọc/ ghi(head): Là phần phương tiện từ tính nơi lưu trữ liệu thành phần điện tử đĩa cứng Đầu đọc chuyển thông tin dạng bit thành xung từ lưu trữ đĩa từ đỏa nươc Đầu đọc ghi đơn giản cấu tạo gồm lõi ferit cuộn dây( giống nam châm điện) Đầu đọc đĩa cứng có cơng dụng đọc liệu dạng từ hóa bề mặt đĩa từ hóa lên bề mặt đĩa ghi liệu Số đầu đọc ghi số mặt hoạt động đĩa cứng + Cần di chuyển đầu đọc/ ghi (heard arm actuator arm): Đầu đọc/ ghi gắn vào cần di chuyển đầu đọc/ ghi Cần có nhiệm vụ di chuyển theo phương song song với đĩa từ khoảng cách định, dịch chuyển định vị xác đầu đọc vị trí từ mép đĩa đến vùng phía đĩa( phía trục quay) Các cần di chuyển đầu đọc di chuyển đồng thời với chúng gắn chung trục quay( đồng trục) 2.3, 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): - Là 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 + Các cầu nối (jumper): Lựa chọn chế độ làm việc ổ đĩa cứng (SATA 150 SATA 300) hay thứ tự kênh giao tiếp IDE (master hay slave tự lựa chọn), lựa chọn thông số làm việc khác… 2.4, Vỏ đĩa cứng: 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, chịu đựng va chạm (ở mức độ thấp) để bảo vệ ổ đĩa cứng đảm bảo độ kín khít để khơng cho phép bụi lọt vào bên ổ đĩa cứng Trên vỏ bảo vệ có lỗ thống đảm bảo cản bụi cân áp suất mơi trường bên ngồi mơi trường khơng khí có độ cao bên Cấu trúc liệu đĩa từ: Để trì việc lưu trữ liệu truy xuất liệu có tổ chức, đĩa từ xếp thành cấu trúc cụ thể bao gồm track(rãnh ), sector cluster + Track: Trên mặt làm việc đĩa từ chia nhiều vòng tròn đồng tâm tạo thành track (rãnh) để xác định vùng lưu trữ liệu riêng biệt mặt đĩa Bắt đầu từ số bên đĩa từ, số track tăng dần vào Track ổ đĩa cứng không cố định từ sản xuất, chúng thay đổi vị trí định dạng cấp thấp ổ đĩa (low format) Khi ổ đĩa cứng hoạt động nhiều năm liên tục, phần bị bào mịn làm việc khơng xác sản xuất Nếu kiểm tra phần mềm cho thấy nhiều vùng đĩa bị hư hỏng (bad block) nên tín hành format cấp thấp cho để tái cấu trúc lại track cho phù hợp với xuống cấp phần + Sector: Mỗi track chia thành phần nhỏ đoạn hướng tâm tạo thành sector (cung từ) Sector đơn vị lưu trữ liệu nhỏ ổ cứng Theo chuẩn thông thường sector chứa (dung lượng) 512 byte Số sector track từ phần rìa đĩa vào đến vùng tâm đĩa khác nhau, ổ đĩa cứng chia 10 vùng mà vùng có số sector/track + Cluster: Trong lĩnh vực lưu trữ liệu (đĩa mềm đĩa cứng) mức độ hệ điều hành (HĐH), cluster (liên cung) đơn vị lưu trữ gồm nhiều sector Khi HĐH lưu trữ tập tin vào đĩa, ghi tập tin vào hàng chục, có hàng trăm cluster liền Nếu không sẵn cluster liền nhau, HĐH tìm kiếm cluster cịn trống kế ghi tiếp tập tin lên đĩa Quá trình tiếp tục toàn cất giữ hết + Cylinder: Tập hợp track bán kính mặt đĩa khác tạo thành cylinder (trụ) Trên đĩa hai mặt, cylinder bao gồm rãnh mặt rãnh mặt Trên đĩa cứng xếp chồng lên kia, cylinder gồm rãnh hai mặt tất đĩa Trên ổ đĩa cứng có nhiều cylinder có nhiều track mặt đĩa từ + Đọc ghi liệu bề mặt đĩa: Sự hoạt động đĩa cứng cần thực đồng thời hai chuyển động: Chuyển động quay đĩa chuyển động vô đầu đọc Đĩa từ quay nhờ gắn trục với động có tốc độ lớn từ 3600 đến 15.000 vòng/phút Mỗi loại ổ đĩa cứng có tốc độ định tùy theo công nghệ chế tạo Khi đĩa cứng quay đều, cần di chuyển đầu đọc di chuyển đến vị trí bề mặt phủ vật liệu từ theo phương bán kính đĩa Chuyển động kết hợp với chuyển động quay đĩa làm đầu đọc/ghi tới vị trí bề mặt đĩa Tại vị trí cần đọc ghi, đầu đọc/ghi có cảm biến với điện trường để đọc hay ghi liệu Dữ liệu ghi/đọc đồng thời đĩa Việc thực phân bổ liệu đĩa thực nhờ mạch điều khiển bo mạch ổ đĩa cứng Phần III, Nguyên lý hoạt động ổ đĩa cứng 3.1, Giao tiếp với máy tính: Tồn chế đọc/ ghi liệu thực máy tính( thiết bị sử dụng ổ đĩa cứng) có yêu cầu truy xuất liệu cần ghi liệu vào ổ đĩa cứng Việc thực giao tiếp với máy tính bo mạch chủ ổ đĩa cứng đảm nhiệm, Ta biết máy tính làm việc khác theo phiên làm việc, nhiệm vụ mà không theo kịch nào, q trình đọc ghi liệu ln ln xảy ra, tập tin bị thay đổi, xáo trộn vị trí Từ liệu bề mặt đĩa cứng không chứa cách liên tục mà chúng nằm rải rác khắp nơi bề mặt vật lý Một mặt khác, máy tính xử lý đa nhiệm( thực nhiều nhiệm vụ thời điểm) nên cần phải truy cập đến tập tin khác thư mục khác Như chế đọc chế ghi liệu ổ đĩa cứng không đơn thực theo mà chúng truy cập ghi liệu ngẫu nhiên điểm bề mặt đĩa từ, đặc điểm khác biệt bật ổ đĩa cứng so với hình thức lưu trữ truy cập tuần tự( băng từ) Thơng qua giao tiếp với máy tính, giải tác vụ, CPU địi hỏi liệu( hỏi nhớ khác trước đến đĩa cứng mà thứ tự thường cache L1->cache L2-> RAM) đĩa cứng cần truy cập đến liệu chứa Khơng sơn CPU địi hỏi nhiều tập tin liệu thời điểm, xảy trường hợp: 1.Ổ đĩa cứng đáp ứng yêu cầu truy nhập liệu thời điểm, yêu cầu đáp ứng Ổ đĩa cứng đồng thời đáp ứng yêu cầu cung cấp liệu theo phương thức riêng Trước đa số ổ đĩa cứng thực theo phương thức 1, có nghĩa chúng truy cập tập tin cho CPU Ngày ổ đĩa cứng tích hợp nhớ đệm (cache) công nghệ riêng chúng (TCQ, NCQ) giúp tối ưu cho hành động truy cập liệu bề mặt đĩa nên ổ đĩa cứng thực theo phương thức thứ nhằm tăng tốc độ chung cho toàn hệ thống NCQ (NCQ - Native Command Queuing) đặc điểm mà dùng cho nhiều ổ cứng SATA năm trước Sắp hàng lệnh (Command queuing) công nghệ giới thiệu vào năm 1994 với công nghệ TCQ (Tagged Command Queuing) dùng ổ cứng chuẩn SCSI Công nghệ cho phép tăng hiệu suất ổ cứng lên cách có ý nghĩa dùng mơi trường máy chủ cách xếp lại lệnh gửi tới ổ cứng, tối ưu hố chúng cần di chuyển đầu từ phục vụ lệnh Ví dụ: có bốn u cầu gửi tới ổ đĩa liên quan tới việc truy cập đọc ghi) liệu rãnh ,4 ,7 Trong ví dụ đầu Đọc/Ghi ổ đĩa vị trí rãnh trước yêu cầu để gửi tới ổ đĩa Ổ đĩa NCQ phục vụ yêu cầu theo thứ tự mà chúng nhận được, ổ đĩa có sử dụng công nghệ TCQ NCQ xếp lại thành 1,4,7,8 3.2 , Đọc ghi liệu bề mặt đĩa: + Cách thức tổ chức ghi liệu ổ đĩa cứng: Ổ đĩa cứng thiết bị lưu trữ đọc ghi liệu nhanh chóng tập hơp phần tử từ hóa đĩa quay Dữ liệu đọc thông qua dãy bit( đơn vị nhỏ liệu số) Một bít có hai trạng thái hay bật tắt Các bít thể theo chiều dọc phần tử bề mặt platter, lớp phủ từ tính từ chỗ đầu đọc bắt đầu đọc điểm cuối mà đầu đọc đọc/ ghi byte gồm nhiều bít, sector gồm nhiều byte, track bao gồm nhiều sector cylinder gòm nhiều track đồng trục + Hoạt động : 10 đĩa cứng chứa nhiều lớp đĩa(1->4) quay xung quanh trục quay 3600 -5400 vòng phút Thông tin ghi đọc từ mặt đĩa ,sử dụng chế mounted on arms, di chuyển học qua lại phần trung tâm rìa ngồi đĩa Các thơng tin đầu đọc(ghi) tìm kiếm nằm rãnh (track) , đường tròn đồng tâm tên ổ Mỗi rãnh chia thành nhiều cung từ (sector) dùng chứa thông tin Để đọc ghi liệu vào cung, ta dùng đầu đọc ghi di động áp vào mặt của lớp đĩa Đầu đọc/ ghi gắn chặt vào cần cịn cần gắn chặt vào trục quay khác Trục quay thứ cho phép điều khiển vị trí đầu từ cách quay Mỗi mặt đĩa có đầu từ phụ trách đọc/ ghi , tất cần gắn đầu từ mặt đĩa gắn vào trục quay với Nếu ổ đọc ghi/ không đến track cần tìm, bạn phải trải qua gọi góc trễ (latency ) hay độ trễ quay (rotational delay) hầu hết mức độ trung bình Độ trễ xuất trước sector quay bên đầu đọc (ghi) sau tìm thấy track cần tìm Motor quay cần mang đầu từ đặt đầu từ vào rãnh mog muốn Mỗi rãnh có nửa., nửa ghi trước tín hiệu có tần số khác Nếu đầu từ bị lệch khỏi tâm rãnh tín hiệu có biên độ lớn tín hiệu Mạch điện tử phát điều khiển lại đầu từ theo hướng làm cho tín hiệu yếu mạnh lên Vì rãnh sinh tín hiệu ghi trước người ta ghi liệu lên đĩa nên chúng định nghĩa cylinder Để hệ thống phát việc đầu từ đặt vào cylinder không đúng, sector mặt đĩa liệu có trường ID, nhận thấy ID track lân cận phải dịch chuyển đầu từ Bằng cách vịng phản hồi đóng hệ thống đảm bảo việc bám sát rãnh Việc điều khiển đầu từ theo chiều Z ổ đĩa khơng hoạt động, đầu từ tì vào mặt đĩa sức căng đàn hồi không phụ thuộc vào hướng đặt đĩa so với trọng trường Mặc dù diện tích đĩa ứng với bit vào khoảng 0.3µm x 0.7 µm nhờ tốc độ quay ổ đĩa cứng( tốc độ không cho phép đầu tử quệt xuống bề mặt đĩa không cho phép đầu từ tách xa vị trí bít mà đọc ghi thêm phần nhỏ micro mét Cộng với áp dụng hiệu ứng mặt đất( giữ khoảng cách đầu từ mặt đĩa nhỏ khoảng nửa bước sóng ánh sáng màu da trời) giữ cho đầu từ đủ gần mặt đĩa để lấy lên ghi xuống tín hiệu từ trường biến đổi nhỏ diện tích Phần IV: Các thơng số kĩ thuật đặc tính kĩ thuật ổ đĩa cứng 4.1, Dung lượng Dung lượng ổ đĩa cứng (Disk capacity) thông số thường người sử dụng nghĩ đến đầu tiên, sở cho việ so sánh, đầu tư nâng cấp Người sử dụng ln mong muốn sở hữu ổ đĩa cứng có dung lượng lớn theo tầm chi phí họ mà khơng tính đến thơng số khác Dung lượng ổ đĩa cứng tính bằng: =(số byte/ sector) *(số sector/track) * (số cylinder) * (số đầu đọc/ ghi) 11 Dung lượng ổ đĩa cứng tính theo đơn vị dung lượng thơng thường: byte, KB, MB, GB,TB Theo thói quen thời kỳ mà người ta sử dụng đơn vị Ngày dung lượng ổ đĩa cứng đạt tới đơn vị TB 4.2,Tốc độ quay ổ đĩa cứng Tốc độ quay đĩa cứng thường ký hiệu rpm (viết tắt từ tiếng Anh: revolutions per minute) số vòng quay phút Tốc độ quay cao ổ cứng làm việc nhanh chúng thực đọc/ ghi nhanh hơn, thời gian tìm kiếm thấp Các tốc độ quay thơng thường là: - 3.600 rpm: Tốc độ ổ đĩa cứng hệ trước - 4.200 rpm: Thường sử dụng với máy tính xách tay mức giá trung bình thấp - 5.400 rpm: Thông dụng với ổ đĩa cứng cho máy tính xách tay (hiện khơng cịn sản xuất) - 7.200 rpm: Thơng dụng với ổ đĩa cứng sản xuất hệ trước - 10.000rpm ,15.000rpm :Thường sử dụng cho ổ đĩa cứng máy tính cá nhân cao cấp,máy trạm máy chủ có sử dụng giao diện SCSI 4.3, Các thông số tốc độ thời gian ổ đĩa cứng 4.3.1, Thời gian tìm kiếm trung bình Thời gian tìm kiếm trung bình (Average SEEk Time) khoảng thời gian trung bình (theo miligiay: ms) mà đầu đọc di chuyền từ cylinder đến cylinder khác ngẫu nhiên(ở vị trí xa chúng) Bạn khơng thể sử dựng phần để kiểm tra thời gian tìm kiếm trung bình phần mền khơng can thiệp sâu đến hoạt động ổ đĩa cứng.Thời gian tìm kiếm trung bình cung cấp nhà sản xuất họ tiến hành hàng loạt việc thử việc đọc/ ghi vị trí khác chia cho số lần thực để có kết thơng số cuối Dữ liệu lưu trữ ổ cứng có tinh liên tục nên thời gian đầu đọc chuyển từ sector sang sector khác track sang track khác nhanh Nhưng đọc sector track mà chuyển sang sector 13 track nhiều thời gian.Vì thời gian ổ cứng tìm file có dung lượng nhỏ nhanh ngược lại Thông số thấp tốt 4.3.2, Thời gian truy cập ngẫu nhiên Thời gian truy nhập ngẫu nhiên (Random Access Time): Là khoảng thời gian trung bình đề đĩa cứng tìm kiếm liệu ngẫu nhiên Tính mili 12 giây(ms) Đây thông số quan trọng chúng ảnh hưởng đến hiệu ổ cứng hệ thống nên cần quan tâm đến chúng lựa chọn ổ đĩa cứng Khi đầu đọc tìm trac cần tìm controller tiếp tục tìm sector track Lúc này, đầu đọc đứng yên lúc đĩa từ quay liên tục để đầu đọc xác định vị trí sector mà controller muốn tìm Thời gian thời gian để tìm sector track xác định gọi Rotational latency(góc trễ quay) Tốc độ ổ cứng nhanh Rotational latency thấp Thời gian để đầu đọc tìm sector track khoảng 4ms (7200rpm) đến 6ms(5400 rpm) 4.3.3, Thời gian làm việc tin cậy Thời gian làm việc tin cậy MTBF(Mean Time Between Failures) tính theo thời giờ( hay nói cách đơn tuổi thọ ổ đĩa cứng) Đây khoảng thời gian mà nhà sản xuất dự tính ổ đĩa cứng xuất lỗi khơng đảm bảo tin cậy Một số nhà sản xuất công bố ổ đĩa cứng họ hoạt động với tốc độ 10.00 rpm có giá trị lên tới triệu với tốc độ 15.000 rpm có giá trị MTBF lên tới 1,4 triệu 4.4 , Bộ nhớ đệm Tốc độ đĩa cứng không phụ thuộc vào ngõ giao tiếp, tốc độ vòng quay mà liên quan đến nhớ đệm Bộ nhớ đệm (cache) nơi lưu tạm thời liệu, yêu cầu mà đĩa cứng cần xử lý Đĩa cứng giao tiếp ATA thường có nhớ đệm 2MB, cịn SATA 8MB Cho nên sản phẩm có giao diện SATA thường truy xuất nhanh ATA Ví dụ: +Ổ cứng cho máy tính xách tay: thường có tốc độ vòng quay 4.200 5.400 vòng/phút, dung lượng từ 20GB đến 120GB với kích thước 1,8 2,5 inch Ổ cứng cho server: có tốc độ vịng quay 10.000 15.000 vòng/phút, dung lượng từ 36GB đến 300GB, dùng giao diện Ultra 320 SCSI, có chế bảo vệ liệu an toàn +Ổ cứng gắn ngoài: Maxtor OneTouch II ổ cứng gắn dùng chung qua mạng Maxtor Shared Storage có dung lượng lớn, lưu trữ đơn giản, dễ dàng Ổ cứng gắn thường dùng chung cho nhiều người nên có thêm chức quản lý, bảo vệ liệu nhằm đơn giản hóa việc sử dụng Sản phẩm dùng giao diện FireWire (IEEE 1394) USB 2.0 cho băng thông 400480Mb/giây, tốc độ 7.200 vòng/phút, nhớ đệm 16MB 4.5, Tốc độ truyền liệu 13 Tốc độ chuẩn giao tiếp khơng có nghĩa ổ đĩa cứng đáp ứng theo tốc độ nó, đa phần tốc độ truyền liệu chuẩn giao tiếp thấp so với thiết kế chúng gặp rào cản vấn đề công nghệ chế tạo 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 Bảng so sánh tốc độ vùng ổ cứng khác giúp nhận số yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ truyền liệu ổ đĩa cứng Ổ đĩa cứng Ultra-ATA/100 Hitachi (IBM) Deskstar 120GXP Vùng Sectors/Track Tốc độ quay (vòng/phút) Tốc độ truyền liệu (MB/giây) Vùng 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 14 Vùng 448 5.400 20,64 Trung bình 672 5.400 30,97 Như ta thấy tốc độ truyền liệu thực mức trung bình 42,27 MBps ổ đĩa có giao tiếp Ultra-ATA/100 (với tốc độ thiết kế truyền liệu 100 MBps) gần 1/2 so với tốc độ giao tiếp 4.6, Kích thước ổ đĩa cứng 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 (") Kích thước vỏ ngồi loại ổ đĩa cứng: CAO RỘNG DÀI THỂ TÍCH Loại 5,25 Dùng máy tính hệ trước 3,25" (82,6mm) 5,75" (146,0mm) 8" (203,2mm) 149,5 ci (2449,9 cc) 1,63" (41,3mm) 5,75" (146,0mm) 8" (203,2mm) 74,8 ci (1224,9 cc) Loại 3,5" Thường sử dụng máy tính cá nhân, máy trạm, máy chủ 1,63" (41,3mm) 4" (101,6mm) 5,75" (146,0mm) 37,4 ci (612,5 cc) 1,00" (25,4mm) 4" (101,6mm) 5,75" (146,0mm) 23,0 ci (376,9 cc) 15 4.7, Sử dụng điện năng: Đa số ổ đĩa cứng máy tính cá nhân sử dụng hai loại điện áp nguồn: Vdc 12 Vdc (DC dc: Loại điện áp chiều) Các ổ đĩa cứng cho máy tính xách tay sử dụng loại điện áp nguồn Vdc Các ổ đĩa cứnhg gắn thiết bị số cầm tay khác sử dụng nguồn có mức điện áp thấp với công suất thấp Điện cung cấp cho ổ đĩa cứng phần lớn phục vụ cho động quay ổ đĩa, phần lại nhỏ cung cấp cho bo mạch ổ đĩa cứng Tuỳ loại động mà chúng sử dụng điện áp 12V Vdc (thông qua định mức tiêu thụ dịng điện mức điện áp này) Trên ổ đĩa cứng ghi rõ thơng số dịng điện tiêu thụ loại điện áp sử dụng để đảm bảo cho người sử dụng tính tốn cơng suất chung Ổ đĩa cứng thường tiêu thụ điện lớn thời điểm khởi động hệ thống (hoặc thời điểm đĩa cứng bắt đầu hoạt động trở lại sau tạm nghỉ để tiết kiệm điện năng) khởi động động đồng trục quay đĩa từ, giống động điện thơng thường, dịng điện tiêu thụ đỉnh cực đại giai đoạn gấp lần cơng suất tiêu thụ bình thường 4.8, Một số thông số khác Độ ồn Độ ồn ổ đĩa cứng thơng số tính dB, chúng đo ổ đĩa cứng làm việc bình thường Ổ đĩa cứng với đặc trưng hoạt động chuyển động khí đĩa từ cần di chuyển đầu đọc, chúng khơng tránh khỏi phát tiếng ồn Do ổ đĩa cứng thường có độ ồn thấp nhiều so với quạt làm mát hệ thống làm việc nên người sử dụng khơng cần quan tâm đến thông số Những tiếng “lắc tắc” nhỏ phát trình làm việc ổ cứng cách không đặn sinh cần đỡ đầu đọc/ghi di chuyển dừng đột ngột vị trí cần định vị để làm việc Âm giúp người sử dụng biết trạng thái làm việc ổ đĩa cứng mà không cần quan sát đèn trạng thái HDD Chu trình di chuyển Chu trình di chuyển cần đọc/ghi (Load/Unload cycle) tính số lần chúng khởi động từ vị trí an tồn đến vùng làm việc bề mặt đĩa cứng ngược lại Thông số số hữu hạn lần di chuyển mà sau số lần ổ đĩa cứng gặp lỗi hư hỏng 16 Sau phiên làm việc (tắt máy), đầu từ di chuyển đến vị trí an tồn nằm ngồi đĩa từ nhằm tránh va chạm gây xước bề mặt lớp từ tính, số ổ đĩa có thiết kế cần di chuyển đầu đọc tự động di chuyển vị trí an tồn sau ngừng cấp điện đột ngột Nhiều người sử dụng động có thói quen ngắt điện phiên làm việc DOS (bởi khơng có tắt máy thống) tháo ổ đĩa cứng cho công việc khác, q trình di chuyển gây va chạm làm xuất khối hư hỏng (bad block) Chu trình di chuyển thơng số lớn số lần khởi động máy tính (hoặc thiết bị sử dụng ổ đĩa cứng) phiên làm việc, ổ đĩa cứng chuyển sang chế độ tạm nghỉ (stand by) để tiết kiệm điện nhiều lần Chịu đựng sốc 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 Với ổ cứng cho máy tính xách tay thiết bị kỹ thuật số hỗ trợ cá nhân hay ổ đĩa cứng thơng số cao tốt, với ổ đĩa cứng gắn cho máy tính cá nhân để bàn thơng số coi trọng so sánh lựa chọn loại ổ cứng chúng gắn cố định nên xảy sốc Nhiệt độ thích nghi Tất thiết bị dựa hoạt động khí bị thay đổi thơng số nhiệt độ chúng tăng lên đến mức giới hạn (sự giãn nở theo nhiệt độ ln đặc tính kim loại), nhiều thiết bị khác, nhiệt độ yếu tố ảnh hưởng đến trình làm việc ổ đĩa cứng bên chuyển động khí cần tuyệt đối xác Nhiệt độ làm việc ổ đĩa cứng thường từ 40 độ C, điều thường phù hợp với nhiều môi trường khác nhau, nhiên khơng có vậy: độ ẩm yếu tố liên quan kết hợp với môi trường tạo thành phá hoại ổ đĩa cứng Ổ cứng thường có lỗ (chứa lọc khơng khí) để cân áp suất với bên ngồi, khơng khí mơi trường chứa nhiều nước, ngưng tụ nước thành giọt đóng băng bên ổ đĩa cứng làm hư hỏng ổ ta hình dung tốc độ quay lớn khoảng cách đầu từ với bề mặt làm việc đĩa từ nhỏ đến đâu 17 Chính trước đưa ổ đĩa cứng vào làm việc lần (tháo bỏ vỏ nhựa bọc kín sản xuất) thiết bị ổ đĩa cứng sử dụng đưa đến từ mơi trường khác đến nơi làm việc (có nhiệt độ mơi trường cao hơn), nên đặt vào khoang chứa số thời gian định trước kết nối dây cấp nguồn cáp liệu để chúng làm việc 18 Thời gian thích nghi đủ lớn để để đảm bảo cho: Các giọt nước bị bay cụm băng tuyết biến thành nước cân với môi trường bên ngồi Đảm bảo đồng mơi trường bên bên ổ đĩa cứng, tránh biến đổi (do nhiệt độ thay đổi đột ngột) với thiết bị khí bên nhiệt độ ổ đĩa cứng tăng lên sau thời gian hoạt động Link tài liệu: Khái niệm cấu tạo ổ đĩa cứng: https://vi.wikipedia.org/wiki/%E1%BB%94_%C4%91%C4%A9a_c %E1%BB%A9ng https://sonxivacuum.com/tin-tuc/phun-xa-magnetron-la-gi 30.html https://quantrimang.com/mo-xe-cac-thanh-phan-cua-o-cung42440#:~:text=%E1%BB%95%20%C4%91%C4%A9a%20c%E1%BB %A9ng,%C4%90%C4%A9a%20t%E1%BB%AB,ho%E1%BA%B7c%20h %E1%BB%A3p%20kim%20coban%20m%E1%BB%8Fng Cách thức hoạt động : https://cuudulieupro.com/cau-tao-va-cach-thuc-hoat-dong-cua-o-hdd/ https://www.youtube.com/watch?v=wteUW2sL7bc&feature=youtu.be Các thơng số đặc tính kĩ thuật: http://maychucmc.vn/thong-ky-thuat-cua-o-cung-hdd/ 19 ... phần cứng ổ đĩa cứng thường khó lấy lại 1.2, Tổng quan ổ đĩa cứng: Ổ đĩa cứng khối nhất, đĩa cứng lắp ráp cố định ổ từ sản xuất nên thay ? ?đĩa cứng? ?? với cách hiểu ổ đĩa ổ đĩa quang Ổ đĩa cứng( hay... niệm ổ đĩa cứng: 1.1, Khái niệm ổ đĩa cứng: Ổ đĩa cứng hay gọi ổ cứng (tiếng Anh :Hard Drive Disk, viết tắt: HDD) thiết bị dùng để lưu trữ liệu bề mặt đĩa hình trịn phủ vật liệu từ tính Ổ đĩa cứng. .. Phần I, Khái niệm ổ đĩa cứng: 1.1, Khái niệm ổ đĩa cứng: 1.2, Tổng quan ổ đĩa cứng: Phần II, Cấu tạo ổ đĩa cứng 2.1, Cụm đĩa: 2.2, Cụm