Slide Bài giảng Bộ nhớ ngoài

CHƯƠNG 7: BỘ NHỚ NGOÀI    50 năm trước đây, ngày 13/9/1956, ổ cứng RAMAC (1956) – Chiếc ổ cứng máy tính giới đời, với cấu tạo làm từ 50 lớp đĩa có đường kính tới 0,6m, nặng tới chứa 5MB liệu Sản phẩm RAMAC tích hợp có chiều rộng gấp đơi tủ lạnh, lại không cao nặng RAMAC có tổng cộng 50 lớp đĩa có đường kính khoảng 0,6m với tốc độ quay trung bình đạt 1.200 /phút, dung lượng lưu trữ có 5MB, đủ để lưu hát có độ dài phút mã hoá chuẩn MP3 128bit IBM cho xuất xưởng 12 ổ đĩa RAMAC  Ngày nay, có ổ đĩa cứng với nhiều kích cỡ đặc tính khác Từ ổ đĩa cứng nhỏ giới Toshiba với kích thước khoảng 2cm dung lượng lưu trữ 2GB 4GB ổ đĩa cứng dung lượng khổng lồ 750GB Các nhà sản xuất tung thị trường hàng loạt sản phẩm ổ đĩa cứng dành riêng cho máy chủ, máy tính để bàn, máy tính xách tay, máy ghi video, thiết bị nghe nhạc số… Bạn tìm thấy ổ đĩa cứng đâu, ô tô, máy bay hay ứng dụng quân sư Bên cạnh đó, giá thành ổ đĩa cứng giảm đí cách đáng kể Nếu dung lượng lưu trữ ổ cứng RAMAC IBM có giá 10.000USD/MB, ổ cứng ngày có giá 0,03 cent/MB Những cột mốc tiến trình phát triển ổ đĩa cứng 1956 Ổ cứng IBM RAMAC 350 với 50 lớp đĩa có đường kính 24-inch 1962 IBM sản xuất thành công hệ thống lưu trữ kết hợp ổ đĩa cứng 14-inch, ổ có dung lượng lưu trữ 2MB 1979 IBM sản xuất thành công ổ đĩa cứng 8-inch 1980 Ổ đĩa cứng 5.25-inch Winchester lần mắt Thiết kế loại ổ đĩa đóng vai trị quan trọng phát triển thị trường PC 1983 Rodine mắt ổ đĩa cứng 10MB 3.25-inch Kích thước ổ đĩa kích thước chuẩn ổ đĩa cứng 1988 PrairieTek mắt ổ đĩa cứng 2.5-inch 20MB Kích thước ổ đĩa kích thước chuẩn ổ đĩa cứng dành cho laptop 1991 Integrated Peripherals mắt ổ đĩa 1.8-inch Loại ổ đĩa thực biết đến Apple tung iPod khoảng 10 năm trước 1992 Hewlett-Packard mắt ổ đĩa cứng 1.3-inch 1999 IBM mắt ổ đĩa cứng "tí hon" 1-inch 340MB Dung lượng loại ổ lên tới 8GB 2004 Toshiba thu nhỏ kích thước ổ đĩa cứng xuống 0.85 inch Đây xem ổ đĩa cứng nhỏ giới 7.1 ĐĨA TỪ    Đĩa từ kim loại/nhựa hình trịn có bề mặt phủ vật liệu từ tính Dữ liệu ghi lên/đọc từ đĩa thông qua thiết bị gọi đầu đọc Trong có thao tác đọc/ghi, đầu đọc đứng yên đĩa quay liên tục bên Cơ chế ghi dựa từ trường sinh dòng điện qua ống xoắn Các xung động gửi đến đầu đọc, sau khn dạng từ khác ứng với dòng điện âm/dương ghi lên bề mặt đĩa bên Cơ chế đọc dựa dòng điện ống xoắn vốn sinh dịch chuyển từ trường quanh Khi bề mặt đĩa qua đầu đọc, sinh dịng điện có cực với dịng ghi trước TỔ CHỨC VÀ ĐỊNH DẠNG DỮ LIỆU   Đầu đọc thiết bị tương đối nhỏ có khả đọc/ghi từ/lên phần đĩa quay bên Điều dẫn đến việc tổ chức liệu đĩa theo dạng tập hợp vòng tròn đồng tâm gọi track (rãnh) Mỗi track có độ rộng đầu đọc Các rãnh kề phân biệt gap (khoảng trống), nhờ ngăn chặn mức tối thiểu sai sót canh biên khơng xác đầu đọc nhiễu trường điện từ Để đơn giản hóa mặt điện tử, track có số bit thơng tin Do dộ trù mật tính theo số bit inch tuyến tính tăng lên từ track xa bên vào đến track gần bên đĩa Tổ chức liệu đĩa  Như đề cập đến chương trước, liệu chuyển đến khỏi đĩa theo khối Thông thường kích thước khối liệu nhỏ dung lượng track Cụ thể hơn, liệu lưu vùng có kích thước khối gọi sector (cung) Trên track thường có từ 10 đến 100 sector liệu chúng có độ dài cố định hay thay đổi Để tránh sai sót độ xác xảy hệ thống, sector liền tách biệt gap liên track (liên – ghi)  Với cách tổ chức vậy, để xác định sector track, cần phải có điểm bắt đầu track cách thức nhận biết điểm bắt đầu kết thúc sector Các yêu cầu quản lý thông qua liệu điều khiển ghi lên đĩa Do đĩa định dạng với số liệu phụ kèm sử dụng ổ đĩa Người sử dụng truy cập đến liệu  Nhằm đẩy kỹ thuật đĩa lên bước xa hơn, người ta chế tạo ổ đĩa Winchester Các đầu đọc Winchester sử dụng ổ đĩa gần khơng có tác nhân tạp chất Chúng thiết kế để hoạt động gần với bề mặt đĩa Do cho phép làm tăng độ trù mật liệu đĩa  Đầu đọc có dạng khí động học nằm bề mặt đĩa đĩa khơng chuyển động Áp suất khơng khí sinh đĩa xoay tròn đủ làm cho rút lên khỏi bề mặt đĩa Phần hệ thống không tiếp xúc với đĩa chế tạo để sử dụng với đầu đọc kiểu THỜI GIAN TRUY CẬP ĐĨA  Khi ổ đĩa hoạt động, đĩa quay với vận tốc không đổi Để đọc ghi, đầu đọc định vị track cần truy cập đầu sector cần thao tác track Việc chọn track bao gồm việc di chuyển đầu đọc (trong hệ thống đầu đọc di chuyển) hay lựa chọn cách điện tử đầu đọc/ghi (trong hệ thống có đầu đọc cố định)  Với hệ thống có đầu đọc di chuyển được, thời gian cần để định vị track gọi thời gian tìm kiếm (seek time) Trong hai trường hợp, track chọn, hệ thống chờ sector thích hợp quay đến bên đầu đọc Thời gian cần thiết để sector quay đến đầu đọc gọi độ trễ quay (rotational latency)  Tổng thời gian tìm kiếm độ trễ quay gọi thời gian truy cập, hay thời gian cần thiết để định vị liệu cần đọc/ghi Khi đầu đọc vị trí, thao tác đọc/ghi thực sector di chuyển đầu đọc 7.2 BỘ NHỚ QUANG HỌC   Với đời đĩa CD (Compact Disk) vào năm 1983, phát triển công nghệ lưu trữ đĩa kỹ thuật quang học với giá thành thấp tiến thêm bước đáng kể hứa hẹn tạo cách mạng hóa việc lưu trữ liệu máy tính Trong năm vừa qua, nhiều dạng hệ thống đĩa quang học phát minh ngày sử dụng phổ biến nhiều ứng dụng máy tính BỘ NHỚ QUANG HỌC CD  CD Viết tắt từ Compact Disk Đây loại đĩa khơng thể xóa được, dùng để lưu trữ thông tin âm số hóa Hệ thống thơng thường sử dụng đĩa có đường kính 12 cm dùng để ghi 60 phút âm phát liên tục CD-ROM  Viết tắt cụm từ Compact Disk Read-Only Memory Đây loại đĩa khơng thể xóa được, dùng để lưu trữ liệu máy tính Hệ thống thơng thường sử dụng đĩa có đường kính 12 cm dùng để chứa 550 megabyte liệu CD-I  Viết tắt cụm từ Compact Disk Interactive Đây đặc tả dựa việc sử dụng CD-ROM Nó mơ tả phương pháp cung cấp âm thanh, video, hình ảnh đồ họa, văn bản, mã chương trình thực thi CD-ROM CD-ROM  Hai loại đĩa audio CD CD-ROM sử dụng công nghệ chế tạo tương tự  Sự khác biệt thiết bị đọc CDROM có khả sửa lỗi nhằm bảo đảm liệu truyền xác từ đĩa vào máy tính CD-ROM (tt)  Mỗi đĩa tạo thành từ nhựa tổng hợp, phủ loại vật liệu có độ phản chiếu cao, thường nhơm Thơng tin cần ghi dạng số hóa (có thể âm nhạc liệu máy tính) khắc lên bề mặt đĩa dạng chuỗi vết lõm cực nhỏ Công việc thực trước hết với tia laser có cường độ cao cực nhạy nhằm tạo đĩa chủ Đĩa sau sử dụng làm khn để dập thành Phần bề mặt bị đục lỗ phủ lớp sơn suốt, giúp chúng không bị che lấp bụi bẩn CD-ROM (tt)  Thông tin lấy từ CD hay CD-ROM tia laser có lượng thấp chứa thiết bị đọc đĩa quang hay ổ đĩa Tia laser chiếu qua lớp sơn bảo vệ suốt bề mặt đĩa quay trịn ngang qua Cường độ tia sáng phản chiếu lại tia laser thay đổi tia laser gặp phải vết lõm Sự thay đổi nhận biết dị sáng chuyển thành tín hiệu số  Với cách chế tạo trên, vết lõm gần tâm đĩa quay qua điểm cố định (chẳng hạn dòng laser) chậm vết lõm phía ngồi đĩa  Do cần phải có cách để bù trừ lại biến đổi mặt tốc độ, cho tia laser đọc tất vết lõm với tốc độ CD-ROM (tt)  Thông tin đóng gói dọc theo đĩa phân đọan có kích thước, phân đoạn quét qua tốc độ cách cho quay đĩa vận tốc khác  Đĩa quay chậm với truy cập xảy vùng gần cạnh đĩa nhanh truy cập xảy vùng gần tâm đĩa Do đó, dung lượng rãnh độ trễ quay đĩa tăng lên với rãnh nằm gần cạnh đĩa  Đã có nhiều loại CD-ROM với mật độ lưu trữ khác chế tạo ĐĨA QUANG  Thành tựu gần lĩnh vực chế tạo thiết bị lưu trữ liệu dạng quang học đĩa quang xóa Loại đĩa ghi ghi lại nhiều lần đĩa từ thơng thường Mặc dù có nhiều thử nghiệm tiến hành, công nghệ chứng tỏ khả thương mại việc chế tạo đĩa quang xóa dựa hệ thống quang – từ  Trong hệ thống này, lượng chùm tia laser sử dụng với từ trường để ghi xóa thơng tin thơng qua việc làm đảo ngược cực từ vùng nhỏ đĩa, vốn phủ lớp vật liệu từ tính Chùm tia laser đốt nóng vị trí định cụ thể đĩa, từ trường làm thay đổi hướng từ vị trí nhiệt độ tăng lên Do q trình cực hóa từ không tạo nên thay đổi mặt vật lý đĩa, đĩa sử dụng nhiều lần  Q trình đọc đĩa thực thơng qua việc dò hướng từ tia laser cực hóa đảm nhận Ánh sáng cực hóa phản chiếu từ vị trí đĩa thay đổi góc quay tùy theo hướng từ trường  Các loại đĩa quang xóa có nhiều ưu điểm so với đĩa từ:  Dung lượng lưu trữ cao: Một đĩa quang có kích thước 5.25 inch lưu 650 megabyte liệu, đĩa Winchester loại tốt lưu phân nửa lượng liệu  Tính khả chuyển: Đĩa quang tháo rời khỏi ổ đĩa  Có độ tin cậy cao: Kỹ thuật chịu lỗi đĩa quang không cần thiết phải phức tạp đĩa từ có dung lượng cao Do chúng đạt độ tin cậy cao việc lưu trữ liệu  Đĩa quang sử dụng kỹ thuật vận tốc góc khơng đổi ... định vị liệu cần đọc/ghi Khi đầu đọc vị trí, thao tác đọc/ghi thực sector di chuyển đầu đọc 7.2 BỘ NHỚ QUANG HỌC   Với đời đĩa CD (Compact Disk) vào năm 1983, phát triển công nghệ lưu trữ đĩa... qua, nhiều dạng hệ thống đĩa quang học phát minh ngày sử dụng phổ biến nhiều ứng dụng máy tính BỘ NHỚ QUANG HỌC CD  CD Viết tắt từ Compact Disk Đây loại đĩa khơng thể xóa được, dùng để lưu trữ