Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của ổ đĩa cứng

Sơ đồ khối

Nói một cách chính xác hơn thì: khi đầu đọc/ghi đầu tiên làm 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 này chính xác hơn bởi có thể xảy ra thường hợp các đầu đọc khác nhau có khoảng cách đến tâm quay của đĩa khác nhau do quá trình chế tạo). - Bộ đệm “riêng” (disk caching controllers): tương tự như bộ đệm cứng, bộ đệm riêng sử dụng bộ nhớ riêng (có cấu trúc khác RAM) nhưng bộ nhớ và bộ điều khiển mà bộ đệm này sử dụng là bộ nhớ và chíp điều khiển được gắn riêng rẽ trên một card điều khiển chứ không phải là trên board mạch của ổ cứng và lẽ dĩ nhiên giá thành của chúng cực kì đắt.

Các chuẩn giao tiếp và cơ chế đọc ghi dữ liệu của ổ cứng 1. Các chuẩn giao tiếp của ổ cứng

Một ưu thế trong công nghệ ghi vuông góc chính là tạo được những Bit có kích thước rất nhỏ khi so sánh với công nghệ ghi theo chiều dọc mà không bị ảnh hưởng bới Hiệu ứng Superparamagtic , như đã nói bên trên , bằng cách lưu trữ thông tin trên vật liệu trung gian có từ tính mạnh hơn , chính vì thế dữ liệu sẽ có độ ổn định cao. Sau mỗi phiên làm việc (tắt máy), các đầu từ được di chuyển đến một vị trí an toàn nằm ngoài các đĩa từ nhằm tránh sự va chạm có thể gây xước bề mặt lớp từ tính, một số ổ đĩa có thiết kế cần di chuyển đầu đọc tự động di chuyển về. thiết bị sử dụng ổ đĩa cứng) bởi trong một phiên làm việc, ổ đĩa cứng có thể được chuyển sang chế độ tạm nghỉ (stand by) để tiết kiệm điện năng nhiều lần. Tất cả các thiết bị dựa trên hoạt động cơ khí đều có thể bị thay đổi thông số nếu nhiệt độ của chúng tăng lên đến một mức giới hạn nào đó (sự giãn nở theo nhiệt độ luôn là một đặc tính của kim loại), do đó cũng như nhiều thiết bị khác, nhiệt độ là một yếu tố ảnh hưởng đến quá trình làm việc của ổ đĩa cứng nhất là bên trong nó các chuyển động cơ khí cần tuyệt đối chính xác.

Chính vì vậy trước khi đưa một ổ đĩa cứng vào làm việc lần đầu tiên (tháo bỏ vỏ nhựa bọc kín nó khi sản xuất) trong thiết bị hoặc ổ đĩa cứng đã sử dụng được đưa đến từ một môi trường khác đến một nơi làm việc mới (có nhiệt độ môi trường cao hơn), nên đặt nó vào khoang chứa trong một số thời gian nhất định trước khi kết nối các dây cấp nguồn và cáp dữ liệu để chúng làm việc. Nhưng sau một thời gian sử dụng đĩa thì họ nhận thấy rằng tốc độ truy cập đĩa chậm đi một cách bất bình thường bởi vì nếu đánh số thứ tự của các sector trên track liên tục như thế thì tốc độ làm việc của card điều khiển đĩa (Hard Disk Controller )ngay lúc này không thể nào làm việc kịp với tốc độ quay đĩa (ta biết tốc độ làm việc của HDC trong thời gian này rất chậm bởi vì nó thực hiện rất nhiều thao tác để hoàn tất việc đọc ghi 1 sector: nhận lệnh từ CPU, định vị đầu từ, điều khiển đọc ghi, đọc vào buffer , chuyển dữ liệu, báo sẵn sàng) và nếu như thế thì mỗi khi đọc một sector xong , để đọc được sector kế tiếp đĩa phải đợi đúng một vòng quay.

Nguyên lý làm việc và đặc tính kỹ thuật của các khối

2KB bỏ trống này không thuộc về bất cứ file nào, không lưu bất cứ dữ liệu nào vì cluster 4 đã được chỉ định thuộc về file test.txt do đó đây là một khoảng không gian rỗng hay nói khác đi “chúng ta đã phí phạm một khoảng không gian trên ổ cứng” - đây chính là một trong những điểm khác nhau và tiến bộ giữa các thế hệ FAT File System mà chúng tôi sẽ nói đến trong phần hệ thống file của OS ở phần sau. Ngoài ra chúng tôi cũng có nhắc đến vấn đề “tổ chức dữ liệu kiểu liên tục” ở phần trên, thật ra các đơn vị lưu trữ dữ liệu trên ổ cứng (tính từ đơn vị lưu trữ dữ liệu nhỏ nhất) chính là một chuỗi dài các đơn vị bit từ chỗ đầu đọc bắt đầu đọc và ghi cho đến điểm cuối cùng mà đầu đọc có thể đọc/ghi được. Cách thức thông tin của một tập tin được lưu trữ trên đĩa cứng: Với phân vùng FAT, dữ liệu được lưu trữ tại 3 nơi trên đĩa cứng, bao gồm: Directory Entry chứa thông tin về tập tin gồm tên, dung lượng, thời gian tạo và số hiệu cluster đầu tiên chứa dữ liệu của tập tin; FAT chứa số hiệu các cluster được sử dụng cho tập tin và các cluster chứa dữ liệu của tập tin (vùng Allocation).

Phương pháp truy xuất dữ liệu của ổ đĩa cứng

Để lấy vị trí một vùng nào đó trên đĩa cứng, bộ điều khiển ổ cứng sẽ sử dụng các đầu đọc ở những mặt đĩa khác nhau, vị trí track, và vị trí sector như thế PC cũng phải chỉ định vị trí của “ổ đĩa” theo cách tương tự. Ultra ATA được phát triển dựa trên nền tảng công nghệ Ultra DMA/33 ra đời bởi sự nỗ lực kết hợp thiết kế giữa Intel , Quantum , Seagate nhằm cung cấp một thế hệ giao tiếp mới cho các hệ thống máy tính để bàn (desktop PCs). Về mặt kích thước và hình dáng thì cáp ATA và Ultra ATA giống y hệt như nhau (tuy nhiên cũng có một số mainboard - nhất là các thế hệ sau này - thường làm đầu connector của cáp Ultra ATA là màu xanh da trời) nhưng về cấu trúc lại rất khác nhau.

Cài đặt ổ đĩa cứng vào hệ thống máy tính 1. Thiết đặt phần cứng

Thông thường khi nhà sản xuất sản xuất ổ đĩa cứng, để dự phòng một số sự cố hay dự phòng cho một số sector trên đĩa bị hư ,lúc nào người ta cũng sản xuất dung lượng vật lý trên đĩa luôn lớn hơn dung lương thực tế khai báo trong CMOS và thực tế theo một số tài liệu về ổ đĩa cứng thì cứ mỗi 1 track hay 1 Cylinder đều có dư 1 sector để dự phòng, và thực chất kích thước thật của một sector vật lý trên đĩa lúc nào cũng lớn hơn 512 bytes rất nhiều (có thể là 574 bytes ,582 bytes …tuỳ theo từng loại đĩa). Vậy trong quá trình định dạng cấp thấp nếu số sector trên đĩa bị hư ít hơn số sector dự phòng thì lúc này có thê các chương trình này sẽ lấy sector dự phòng còn tốt trên đĩa để lắp qua thay cho 1 sector bị hư ,và nếu như vậy thì bề mặt đĩa của chúng ta trở nên sạch và tốt trở lại, nhưng nếu số lương các sector bị bad trên đĩa nhiều hơn số sector dư phòng thì có thể đĩa cứng chúng ta sẽ bị mất một ít dung lượng đi hoặc vẫn còn bị một ít BAD, chắc chắn tình trạng của đĩa cứng lúc này luôn sẽ khá hơn trước khi định dạng (tuỳ thuộc vào chương trình định dạng cấp thấp, không theo một quy tắc nào cố định cả). Phân chia phân vùng không phải là điều bắt buộc đối với các ổ đĩa cứng để nó làm việc (một vài hãng sản xuất máy tính cá nhân nguyên chiếc chỉ thiết đặt một phân vùng duy nhất khi cài sẵn các hệ điều hành vào máy tính khi bán ra), chúng chỉ giúp cho người sử dụng có thể cài đặt đồng thời nhiều hệ điều hành trên cùng một máy tính hoặc giúp việc quản lý các nội dung, lưu trữ, phân loại dữ liệu được thuận tiện và tối ưu hơn, tránh sự phân mảnh của các tập tin.

Một số lỗi thường gặp ở Ổ đĩa cứng và cách xử lý 1. Máy không tìm thấy ổ đĩa

Quá trình này gọi là format cấp cao (Hing-level format) và có hai hình thức: Quick Format (định dạng nhanh) : Đơn thuần là xóa vị trí lưu trữ của dữ liệu trong bảng quản lý tập tin để hệ điều hành hoặc các phần mềm khác có thể ghi đè dữ liệu mới lên các dữ liệu cũ. Normal Format (định dạng thường) : Xóa bỏ các dữ liệu cũ và đồng thời kiểm tra phát hiện các sector hư hỏng về mặt vật lý để đánh dấu chúng nhằm tránh việc vô tình sử dụng đến trong các phiên làm việc sắp tới.Sau khi format cấp cao, các bad sector do phần mềm gây ra sẽ được phục hồi thành các sector tốt. Tuy nhiên, quá trình format cấp thấp là một quá trình ghi đọc đĩa toàn diện và trên toàn bộ bề mặt vật lý của đĩa, nên có thể nói đây cũng là một quá trình kiểm tra tình trạng hoạt động khá nặng nề đối với các ổ đĩa cũ (ổ nào quá “yếu” thì có thể “tắt thở” luôn do không chịu nổi thử thách).

Một vài cách bảo quản ổ đĩa cứng

- Trong quá trình kiểm tra, nếu muốn ngưng việc kiểm tra lại thì có thể nhấn tổ hợp phím Ctrl + C hoặc Ctrl + Pause/Break để kết thúc chương trình, những lỗi đã sửa vẫn có hiệu lực. - Nếu thấy chương trình HDD Regenerator kiểm tra rất chậm và liên tục hiển thị nhiều chữ B có nghĩa là ổ dĩa đã bị lỗi quá nặng, nên thay mới để đảm bảo cho dữ liệu. - Nếu vì lý do nào đó mà chương trình xử lý quá lâu hoặc máy tính bị treo thì bạn có thể tắt máy hoặc nhấn nút Reset để khởi động lại.