Tiểu luận môn bảo trì hệ thống Ổ ĐĨA CỨNG

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.. Những sự hư hỏng của các thiết bị

BÀI TẬP

Ổ ĐĨA CỨNG

Nhóm sinh viên thực hiện: Nhóm 3

 Nguyễn Hoàng Anh (MSV: 1000321)-Biên tập; V.Một số loại ổ đĩa

 Nguyễn Thị Ngọc Ánh – II Hoạt động.

 Nguyễn Thị Giang – I Tổng quan về ổ đĩa cứng

 Nguyễn Thị Lợi – II Các cổng giao tiếp (1,2)

 Nguyễn Tuấn Thành – II Tổng quan về ổ đĩa cứng (3 Cấu tạo)

MỤC LỤC

I TỔNG QUAN VỀ Ổ ĐĨA CỨNG 3

1) Khái niệm 3

2) Lịch sử phát triển 3

3) Cấu tạo 7

II HOẠT ĐỘNG 9

1) Giao tiếp với máy tính 9

2) Đọc và ghi dữ liệu trên bề mặt đĩa 10

III CÁC CỔNG GIAO TIẾP (SGK – TR 112 – 118) 10

1) Giao tiếp IDE 11

2) Giao tiếp EIDE 12

3) Giao tiếp ULTRA ATA 12

4) Giao tiếp SERIAL ATA (SATA) 13

5) Giao tiếp SCSI 14

IV LẮP RÁP (SGK TR 122 – 128 ) 14

V MỘT SỐ LOẠI Ổ ĐĨA TRÊN THỊ TRƯỜNG HIỆN NAY 14

1) Dung lượng nhỏ hơn 250 GB 14

2) Dung lượng từ 250 GB đến 500 GB 15

3) Dung lượng từ 500 GB trở lên 16

I TỔNG QUAN VỀ Ổ ĐĨA CỨNG

1) Khái niệm

Ổ đĩa cứng, hay còn gọi là ổ cứng (HDD – Hard Disk Drive) là thiết bị dùng

để lưu trữ dữ liệụ 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

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 Những sự hư hỏng của các thiết bị khác trong hệ thống máy tính có thể sửa chữa hoặc thay thế được, nhưng dữ liệu bị mất do yếu tố hư hỏng phần cứng của ổ đĩa cứng thường rất khó lấy lại được

Ổ đĩa cứng là một khối duy nhất, các đĩa cứng được lắp ráp cố định trong ổ ngay từ khi sản xuất nên không thể thay thế được các "đĩa cứng" như với cách hiểu như đối với ổ đĩa mềm hoặc ổ đĩa quang

2) Lịch sử phát triển

a) Năm 1955

Ổ cứng đầu tiên trên thế giới có là IBM 350 Disk File được chế tạo bởi Reynold Johnson ra mắt năm 1955 cùng máy tính IBM 305 Ổ cứng này có tới 50 tấm đĩa kích thước 24" với tổng dung lượng là 5 triệu kí tự Một đầu từ được dùng để truy nhập tất cả các tấm đĩa khiến cho tốc độ truy nhập trung bình khá thấp

Hình 1: Ổ cứng IBM 350 Disk File

3

b) Năm 1961

Thiết bị lưu trữ dữ liệu IBM 1301 ra mắt năm 1961 bắt đầu sử dụng mỗi đầu từ cho một mặt đĩa Ổ đĩa đầu tiên có bộ phận lưu trữ tháo lắp được là ổ IBM 1311 Ổ này sử dụng đĩa IBM 1316 có dung lượng 2 triệu kí tự

Hình 2: Đĩa từ của ổ cứng IBM 1301

Hình 3: Ổ cứng IBM 1311

Hình 4: Đĩa từ của ổ cứng IBM 1316

c) Năm 1973

IBM giới thiệu hệ thống đĩa 3340 "Winchester", ổ đĩa đầu tiên sử dụng

kĩ thuật lắp ráp đóng hộp (sealed head/disk assembly - HDA) Hầu hết các

ổ đĩa hiện đại ngày nay đều sử dụng công nghệ này, và cái tên

"Winchester" trở nên phổ biến khi nói về ổ đĩa cứng và dần biến mất trong thập niên 1990

Hình 5: IBM 3340 Winchester

d) Thập niên 1990

Ổ đĩa lắp trong ngày càng được sử dụng nhiều trong PC trong khi các

ổ đĩa lắp ngoài tiếp tục phổ biến trên máy Macintosh của hãng Apple và các nền tảng khác Mỗi máy Mac sản xuất giữa giữa các năm 1986 và 1998 đều có một cổng SCSI phía sau khiến cho việc lắp đặt thêm phần cứng mới trở nên dễ dàng

Hình 6: Một ổ cứng được sản xuất năm 1990

e) Ngày nay

Dung lượng ổ đĩa cứng tăng trưởng theo hàm mũ với thời gian Đối với những máy PC thế hệ đầu, ổ đĩa dung lượng 20 MB được coi là lớn Cuối thập niên 1990 đã có những ổ đĩa cứng với dung lượng trên 1 GB Vào thời điểm đầu năm 2005, ổ đĩa cứng có dung lượng khiêm tốn nhất cho máy tính để bàn còn được sản xuất có dung lượng lên tới 40 GB còn

ổ đĩa lắp trong có dung lượng lớn nhất lên tới 500 GB Hiện nay đã có những ổ đĩa gắn trong dung lượng lên tới 2TB

Cùng với lịch sử phát triển của PC, các họ ổ đĩa cứng lớn là MFM, RLL, ESDI, SCSI, IDE và EIDE, và mới nhất là SATA

Hình 7: Ổ cứng 5,25 inch họ MFM

Hình 8: Ổ cứng dòng RLL

Hình 9: Ổ cứng SATA

Hình 10: Một ổ cứng có dung lượng 2TB của hãng Western

3) Cấu tạo

a) Cụm đĩa

- Đĩa từ (platter): thường bằng nhôm hoặc thủy tinh, trên bề mặt được phủ một lớp vật liệu từ tính để chứa dữ liệu Tuỳ theo hãng sản xuất mà số lượng đĩa có thể nhiều hơn một và các đĩa này được sử dụng một hoặc cả hai mặt trên và dưới Các đĩa từ được gắn song song, quay đồng trục, cùng tốc độ với nhau khi hoạt động

- Động cơ và trục quay: các đĩa từ được gắn lên trục quay nối trực tiếp với động cơ quay đĩa cứng Trục quay có nhiệm vụ truyền chuyển động quay từ động cơ đến các đĩa từ Trục quay được chế tạo bằng các vật liệu nhẹ như hợp kim nhôm và được chế tạo tuyệt đối chính xác để đảm bảo trọng tâm của chúng không bị sai lệch

b) Cụm đầu đọc

- Đầu đọc/ghi (head): Đầu đọc đơn giản được cấu tạo gồm lõi ferit

và cuộn dây (giống như nam châm điện) Đầu đọc trong đĩa cứng

có công dụng đọc dữ liệu dưới dạng từ hoá trên bề mặt đĩa từ hoặc từ hoá lên các mặt đĩa khi ghi dữ liệu Số đầu đọc ghi luôn bằng số mặt hoạt động được của các đĩa cứng

- Cần di chuyển đầu đọc/ghi (head arm hoặc actuator arm): Đầu đọc/ghi được gắn vào cần di chuyển đầu đọc/ghi Cần có nhiệm

vụ di chuyển theo phương song song với các đĩa từ ở một khoảng

cách nhất định, dịch chuyển và định vị chính xác đầu đọc tại các

vị trí từ mép đĩa đến vùng phía trong của đĩa (phía trục quay) Các cần di chuyển đầu đọc được di chuyển đồng thời với nhau

do chúng được gắn chung trên một trục quay (đồng trục)

Hình 11: Cụm đầu đọc

c) Cụm mạch điện

- Mạch điều khiển: có nhiệm vụ điều khiển đông cơ đồng trục, điều khiển sự di chuyển của cần đầu đọc để đảm bảo đến đúng vị trí trên mặt đĩa

- Mạch xử lý dữ liệu: dùng để xử lý những dữ liệu đọc – ghi của ổ cứng

- Bộ nhớ đệm (cache hoặc buffer): là nơi tạm lưu dữ liệu trong quá trình đọc – ghi dữ liệu Dữ liệu trên bộ nhớ đệm sẽ mất đi khi ổ đĩa cứng ngừng được cấp điện

- Đầu cắm nguồn: cung cấp điện cho ổ đĩa cứng

- Đầu kết nối giao tiếp với máy tính

- Các cầu nối (jumper): Lưu chọn chế độ làm việc của ổ đĩa cứng hay thứ tự trên các kênh trên giao tiếp IDE (master hay

slave hoặc tự lựa chọn), lựa chọn các thông số làm việc khác…

Hình 12: Đầu cắm nguồn và đầu kết nối với máy tính

d) Vỏ đĩa cứng

Phần đế chứa các linh kiện gắn trên nó, phần nắp đậy lại để bảo vệ các linh kiện bên trong Vỏ ổ đĩa cứng có chức năng chính nhằm định vị các linh kiện, chịu đựng sự va chạm (ở mức độ thấp) để bảo vệ ổ đĩa cứng và đảm bảo độ kín khít để không cho phép bụi được lọt vào bên trong của ổ đĩa cứng Trên vỏ bảo vệ có các lỗ thoáng đảm bảo cản bụi

và cân bằng áp suất giữa môi trường bên ngoài và môi trường không khí

có độ sạch cao bên trong

Hình 13: Vỏ đĩa cứng

II HOẠT ĐỘNG

1) Giao tiếp với máy tính

Toàn bộ cơ chế đọc/ghi dữ liệu chỉ được thực hiện khi máy tính (hoặc các thiết bị sử dụng ổ đĩa cứng) có yêu cầu truy xuất dữ liệu hoặc cần ghi dữ liệu vào ổ đĩa cứng Việc thực hiện giao tiếp với máy tính do bo mạch của ổ đĩa cứng đảm nhiệm

Cơ chế đọc và ghi dữ liệu ở ổ đĩa cứng không đơn thuần thực hiện từ theo tuần tự mà chúng có thể truy cập và ghi dữ liệu ngẫu nhiên tại bất kỳ điểm nào trên bề mặt đĩa từ, đó là đặc điểm khác biệt nổi bật của ổ đĩa cứng so với các hình thức lưu trữ truy cập tuần tự

Thông qua giao tiếp với máy tính, khi giải quyết một tác vụ, CPU sẽ đòi hỏi

dữ liệu (nó sẽ hỏi tuần tự các bộ nhớ khác trước khi đến đĩa cứng mà thứ tự thường là cache L1-> cache L2 >RAM) và đĩa cứng cần truy cập đến các dữ liệu chứa trên nó Không đơn thuần như vậy CPU có thể đòi hỏi nhiều hơn một tập tin dữ liệu tại một thời điểm, khi đó sẽ xảy ra các trường hợp:

- Ổ đĩa cứng chỉ đáp ứng một yêu cầu truy cập dữ liệu trong một thời điểm, các yêu cầu được đáp ứng tuần tự

- Ổ đĩa cứng đồng thời đáp ứng các yêu cầu cung cấp dữ liệu theo phương thức riêng của nó

2) Đọc và ghi dữ liệu trên bề mặt đĩa

Sự hoạt động của đĩa cứng cần thực hiện đồng thời hai chuyển động: Chuyển động quay của các đĩa và chuyển động của các đầu đọc

Sự quay của các đĩa từ được thực hiện nhờ các động cơ gắn cùng trục (với tốc độ rất lớn: từ 3600 rpm cho đến 15.000 rpm) chúng thường được quay ổn định tại một tốc độ nhất định theo mỗi loại ổ đĩa cứng Khi đĩa cứng quay đều, cần di chuyển đầu đọc sẽ di chuyển đến các vị trí trên các bề mặt chứa phủ vật liệu từ theo phương bán kính của đĩa Chuyển động này kết hợp với chuyển động quay của đĩa có thể làm đầu đọc/ghi tới bất

kỳ vị trí nào trên bề mặt đĩa

III CÁC CỔNG GIAO TIẾP (SGK – TR 112 – 118)

Phần này chỉ đưa ra một số hình ảnh về các phương thức giao tiếp.

1) Giao tiếp IDE

Hình 14: Cổng giao tiếp IDE

Hình 15: Cáp IDE

2) Giao tiếp EIDE

Hình 16: Ổ cứng sử dụng cổng giao tiếp EIDE

3) Giao tiếp ULTRA ATA

Hình 17: Ổ cứng sử dụng giao tiếp Ultra ATA

Hình 18: Cáp Ultra ATA

4) Giao tiếp SERIAL ATA (SATA)

Hình 19: Ổ cứng SATA

Hình 20: Cáp SATA

Hình 21: Cổng giao tiếp SATA trên ổ cứng

5) Giao tiếp SCSI

Hình 22: Ổ cứng sử dụng chuản giao tiếp SCSI

IV LẮP RÁP (SGK TR 122 – 128 )

V MỘT SỐ LOẠI Ổ ĐĨA TRÊN THỊ TRƯỜNG HIỆN NAY

1) Dung lượng nhỏ hơn 250 GB

 Samsung 160GB/ 7200Rpm/ Cache 8MB/ SATA 2 3.0GB/s Giá tham khảo: 766.800 đ

Hình 23: Samsung 160GB/ 7200Rpm/ Cache 8MB/ SATA 2 3.0GB/s

 Seagate 250GB/ 7200Rpm/ Cache 8MB/ SATA 3 (6 GB/s) Giá tham khảo: 809.400đ

Hình 24: Seagate 250GB/ 7200Rpm/ Cache 8MB/ SATA 3 (6 GB/s)

2) Dung lượng từ 250 GB đến 500 GB

 WD 320GB/ 720 Rpm/ Cache 16MB/Sata 3 (6.0 GB/s) - Caviar Blue Giá tham khảo: 947.850 đ

Hình 25: WD 320GB/ 720 Rpm/ Cache 16MB/Sata 3 (6.0 GB/s)

-Caviar Blue

 Seagate 500GB/ 7200Rpm/ Cache 16MB/ Sata 3 (6.0 GB/s)

Giá tham khảo: 1.011.750đ

Hình 26: Seagate 500GB/ 7200Rpm/ Cache 16MB/ Sata 3 (6.0

GB/s)

3) Dung lượng từ 500 GB trở lên

 WD 1TB /7200 Rpm / Cache 64MB /Sata 3 (6.0 GB/s) - Caviar Green

Giá thành: 1.341.900 đ

Hình 27: WD 1TB /7200 Rpm / Cache 64MB /Sata 3 (6.0 GB/s)

-Caviar Gree

 Seagate 1TB/ 7200Rpm/ Cache 32MB/ Sata 3 (6.0 GB/s)

Giá tham khảo: 1.533.600

Hình 28: Seagate 1TB/ 7200Rpm/ Cache 32MB/ Sata 3 (6.0 GB/s)

 Seagate 2TB/ 7200Rpm/ Cache 32MB/ Sata 3 (6.0 GB/s)

Giá tham khảo: 2.480.700đ

Hình 29: Seagate 2TB/ 7200Rpm/ Cache 32MB/ Sata 3 (6.0 GB/s)

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Nguyễn Thu Thiên (2009), Hướng dẫn lắp ráp – cài đặt nâng cấp và bảo

trì máy vi tính đời mới, Nhà xuất bản Thống Kê, Hà Nội.

%A9ng

4 Một số tài liệu trên Internet khác.