(TIỂU LUẬN) kiến trúc máy tính và hệ điều hành

Đĩ a cứng Hard Disk Drive: HDD • Là thiết bị lưu trữ dữ liệu điện tử bằng cách sử dụng công cụ từ hóa bề mặt các tấm đĩa hình tròn phủ vật liệu từ tính.. ● Hiện nay vật liệu thường dùng

tính và Hệ điều hành

Giảng viên: Vũ Thị Thúy Hà

Nhóm lớp: 04

Tieu luan

• Bùi Quang Phi Long – B19DCPT145

• Trương Công Hòa – B19 DCPT090

Đĩ a cứng (Hard Disk Drive: HDD)

• Là thiết bị lưu trữ dữ liệu điện tử bằng

cách sử dụng công cụ từ hóa bề mặt các tấm đĩa hình tròn phủ vật liệu từ tính.

• Những tấm đĩa hình tròn này thường

được làm bằng nhôm hoặc thủy tinh gốm có kích thước xác định, trên bề mặt phủ lớp mỏng (0,5-0,7 μm) vật liệu từ tính.

Tieu luan

Hiện nay, các ổ đĩa cứng thường

có dung lượng rất lớn, từ vài chục

gigabyte đến hàng ngàn gigabyte

và là thiết bị lưu trữ chủ yếu của

các hệ thống máy tính.

Tieu luan

● Hiện nay vật liệu thường dùng là hợp kim của coban.

● Đĩa có thể lưu trữ thông tin trên 2 mặt (side), được đánh số mặt 0 và mặt 1

Tieu luan

Các đầu từ đọc/ghi (heads):

● Mỗi đầu từ đĩa cứng thường có kích thước rất

nhỏ, được sử dụng để đọc và ghi thông tin lên

đĩa.

● Khoảng cách giữa đầu từ và bề mặt đĩa là rất

nhỏ, nhưng không tiếp xúc mà “bay” trên mặt

đĩa.

● Số lượng đầu từ của mỗi ổ đĩa phụ thuộc vào

thiết kế và dung lượng đĩa và thường rất khác

nhau: 4, 8, 12, 16, 24, 32, 64

Tieu luan

● Là một phần của rãnh trên bề mặt đĩa và là đơn

vị lưu trữ nhỏ nhất có thể quản lý của đĩa

● Kích thước thông dụng của mỗi cung là 512 bytes Tieu luan

Cách tính dung lượng của đĩa cứng:

● Ba tham số được sử dụng để tính dung

lượng đĩa là: Số lượng mặt trụ (C), số lượng đầu từ (H) và số lượng cung trong một rãnh (S)

● Dung lượng = C x H x S x 512 b

Tieu luan

● Các chuẩn hay giao diện ghép nối ổ đĩa cứng giải quyết vấn đề các ổ đĩa cứng được ghép nối và trao đổi dữ liệu với CPU như thế nào.

✓ Parallel ATA (PATA hoặc IDE/EIDE Integrated Drive Electronics) – Advanced Technology Attachments

-✓ Seriraal ATA (SATA)

✓ SCSI – Small Computer System Interface

✓ Serial Attached SCSI (SAS)

✓ iSCSI – Internet SCSI

● Các dạng giao diện ghép nối ổ đĩa cứng với máy tính gồm:

Tieu luan

3 chuẩn ghép nối thông dụng

PATA / ATA / IDE

SATA SCSI

Tieu luan

Giao diện ghép nối ATA

● ATA/ IDE sử dụng cáp dẹt (pin cables) 40 hoặc 80 chân để nối HDD với bảng mạch chủ

● Mỗi cáp thường hỗ trợ ghép nối với 2 ổ đĩa: một ổ đĩa chủ (master) và một ổ đĩa tớ (slave)

● Tốc độ truyền dữ liệu:

✓ Bandwidth: 16 bit

✓ Thông lượng: 16, 33, 66, 100 và 133MB/s

Tieu luan

tốc độ cao trên 2 cặp dây dẫn

● SATA có nhiều đặc tính ưu việt hơn ATA:

✓ Truyền dữ liệu nhanh và hiệu quả hơn

✓ Tính năng cắm nóng (Hot plug)

✓ Số lượng dây cáp ít hơn

● Tốc độ truyền dữ liệu SATA:

✓ Thế hệ 1: 1.5 Gb/s

✓ Thế hệ 2: 3.0 Gb/s

✓ Thế hệ 3: 6 Gb/s

Tieu luan

Chuẩn ghép nối SCSI

● SCSI là một tập các chuẩn để kết nối vật lý và vận chuyển dữ liệu giữa máy tính và các thiết bị ngoại vi,

thường được sử dụng trong các máy chủ

● Mọi thiết bị kết nối với SCSI bus theo cùng một cách, có thể từ 8 – 16 thiết bị cùng kết nối tới 1 đường bus

● Các đặc điểm ưu việt của SCSI:

✓ Tốc độ truyền dữ liệu rất nhanh và ổn định

✓ Hot plug

● Tốc độ truyền dữ liệu SCSI:

✓ 5, 10, 20, 40 MB/s (SCSI cũ), 160, 320 và 640 MB/s

Hệ thống khe cắm ổ cứng SCSI trên máy chủ

● SCSI HDD thường đắt và được sử dụng cho các

hệ thống lưu trữ tốc độ cao và server, ví dụ RAID, NAS, SAN

Tieu luan

3 Phân khu (Partitions) đĩa cứng

❑ Một đĩa cứng vật lý có thể được chia thành nhiều phần để thuận tiện cho quản lý và lưu trữ Mỗi phần được gọi là một phân đoạn hay một phân khu (partition)

➢ Có hai loại phân khu:

✓ Phân khu chính (primary partition)

✓ Phân khu mở rộng (extended partition)

➢ Một phân khu có thể được chia thành một hoặc một số

ổ đĩa logic:

✓ Phân khu chính chỉ có thể chứa duy nhất 1 ổ đĩa logic

✓ Phân khu mở rộng có thể được chia thành một hoặc một số ổ đĩa logic

Tieu luan

4 Bảng phân khu (HĐ Partition Table)

❑ Là một bảng gồm các bản ghi lưu thông tin quản lý các phân khu đĩa cứng.

❑ Các thông tin cụ thể về mỗi phân khu như sau:

➢ Phân khu này có hoạt động hay không (active);

➢ Số mặt trụ (C), đầu từ (H) và cung (S) điểm bắt đầu phân khu;

➢ Số mặt trụ (C), đầu từ (H) và cung (S) điểm kết thúc phân khu;

➢ Kiểu định dạng phân khu (FAT, NTFS, EXT);

➢ Kích thước của phân khu tính theo số cung

Tieu luan

5 Thư mục gốc

❖ Thư mục gốc (Root directory) là thư mục ở mức thấp nhất trong hệ thống cây thư mục của ổ đĩa logic.

❖ Thư mục gốc là điểm bắt đầu khi hệ thống tìm kiếm và truy nhập file.

❖ Thư mục gốc không có thư mục cha như các thư mục khác.

❖ Chứa các thư mục con và các file

Tieu luan

6 Hệ thống file

❖ Hệ thống file (file system) là một dạng bảng danh mục (directory) để quản lý việc lưu trữ các files trên đĩa.

❖ Các files thường đƣợc lưu trữ trong các thư mục

(folders) và các thư mục được tổ chức theo mô

➢ Ext2, Ext3 (Unix, Linux)

➢ MFS (Macintosh FS)/HFS (Hierarchical FS) (Mac OS)

Tieu luan

Đĩa quang

02

Tieu luan

● Khái niệm : Đĩa quang là thuật ngữ

dùng để chỉ chung các loại đĩa mà dữ liệu được ghi/đọc bằng tia ánh sáng hội tụ.

bằng plastic với một mặt được tráng bằng một lớp nhôm mỏng để phản xạ tia laser.

● Mặt đĩa quang được “khắc” rãnh và mức lõm của rãnh được sử dụng để biểu diễn các bit thông tin.

Tieu luan

Nguyên lý đọc CD

❖ Hoạt động dựa trên nguyên lý quang học : sử dụng

ánh sáng để đọc và ghi thông tin trên đĩa.

Tieu luan

vị trí cần đọc trên mặt đĩa

Tia phản xạ

từ mặt đĩa phản ánh mức lồi lõm trên mặt đĩa quay trở lại gương quay.

Gương quay chuyển tia phản xạ về bộ tách tia và sau đó đến bộ cảm biến quang điện.

Bộ cảm biến

đổi tia laser phản

xạ thành tín hiệu đầu ra Cường độ của tia laser được biểu diễn thành mức tín hiệu.

Tieu luan

Các loại đĩa quang

Đĩa DVD có thể ghi một lần có thể

ghi được duy nhất một lần bởi người sử dụng

Đĩa DVD chỉ đọc thường

được sử dụng để lưu phim ảnh và các phần mềm có dung lượng lớn.

Đĩa CD có thể ghi một lần chỉ có

thể ghi được

lần bởi người sử dụng

cho phép xóa thông tin đã ghi và ghi lại nhiều lần

Đĩa DVD có thể ghi cho

phép xóa thông tin và ghi lại nhiều lần.

Đĩa DVD mật độ cao

đĩa DVD có dung lượng siêu cao, khoảng 15GB, 25GB/một lớp

Tieu luan

RAID

03

Tieu luan

cả hai yếu tố trên.

2.Mục đích:

✓ Hiệu năng, tốc độ cao( high performance/speed)

✓ Độ tin cậy cao (high reliability)

✓ Dung lượng lớn (large capacit

Tieu luan

4 Các đĩa cứng theo chuẩn

SATA và SCSI mới hỗ trợ tạo RAID

5 Dữ liệu được phân tán trên

các đĩa vật lý

6 Đĩa dư thừa được sử dụng để lưu trưc thông tin parity

=> Đảm bảo khôi phục dữ liệu

Tieu luan

Kỹ thuật tạo RAID

RAID – disk stripping

44

RAID Controller Computer

A1 A2 B1 B2 C1 C2

RAID – disk mirroring

▪ Dữ liệu được chia thành các khối và

mỗi khối được ghi đồng thời vào một

❖ Đặc điểm :

• Dựa trên kĩ thuật disk stripping (đọc/

ghi song song)

• Dữ liệu được phân bố trên các đĩa

Một số loại RAID thông dụng

❖ Đặc điểm:

• Dựa trên kỹ thuật disk mirroring(nhiều sao bản)

• Tính dư thừa có được bằng cách sao lưa tất cả các dữ liệu

• Tối thiểu cần 2 HDD

• Dữ liệu cũng phân mảnh (data stripping) như RAID 0

nhưng mỗi mảnh logic được ánh xạ tới 2 đĩa vật lý khác

nhau

=> Mỗi đĩa trong mảng có một bản sao cùng dữ liệu (mirror)

51

Disk 1 RAID 1 - Disk mirroring

Mirroring Stripping Stripping

Computer

• Nhanh hơn so với một đĩa

• Tin cậy hơn so với một đĩa

số đĩa

Tieu luan

Một số loại RAID thông dụng

• Các mảnh (strip) rất nhỏ, thường là byte hoặc word)

• Các mã sửa sai được tính ứng với các bit trên đĩa dữ liệu tương ứng

• Thường sử dụng mã Hamming

• Cần ít đĩa hơn RAID1 nhưng vẫn tốn kém

• Số lượng đĩa dư thừa tỉ lệ thuận với log số lượng đĩa dữ liệu )

• Yêu cầu đọc: dữ liệu và mã sửa sai được gửi tới bộ điều khiển

❑ RAID 2

Tieu luan

• Chỉ cần 1 đĩa dư thừa

• Bit chẵn lẻ đơn giản được tính cho tập các bit

cùng vị trí trên các đĩa

❑ RAID 3

Tieu luan

Một số loại RAID thông dụng

❖ Đặc điểm:

• Sử dụng kỹ thuật truy cập độc lập

• Mỗi đĩa thành viên hoạt động độc lập => các yêu cầu I/O

riêng biệt có thể được đáp ứng song song

• Vẫn sử dụng data stripping nhưng các mảnh khá lớn

• Các mảnh parity theo từng bit được tính theo các mảnh

tương ứng trên đĩa và lưu vào strip tương ứng trên đĩa parity

❑ RAID 4

Tieu luan

Tieu luan

(TIEU.LUAN).kien.truc.may.tinh.va.he.dieu.hanh(TIEU.LUAN).kien.truc.may.tinh.va.he.dieu.hanh(TIEU.LUAN).kien.truc.may.tinh.va.he.dieu.hanh(TIEU.LUAN).kien.truc.may.tinh.va.he.dieu.hanh(TIEU.LUAN).kien.truc.may.tinh.va.he.dieu.hanh(TIEU.LUAN).kien.truc.may.tinh.va.he.dieu.hanh(TIEU.LUAN).kien.truc.may.tinh.va.he.dieu.hanh(TIEU.LUAN).kien.truc.may.tinh.va.he.dieu.hanh