THIẾT BỊ LƯU TRỮ SSD VÀ CÁC NGUYÊN LÝ SÁNG TẠOM

Nó giúp lưu trữ dữ liệu an toàn và có tốc độ truyxuất dữ liệu nhanh hơn các loại thiết bị lưu trữ truyền thống.. Em xin phép trình bày khái quát về thiết bị lưu trữ dữliệu SSD và các ngu

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

KHOA SAU ĐẠI HỌC

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

GS TSKH HOÀNG VĂN KIẾM

Khóa 7

I Lời mở đầu

Thiết bị lưu trữ SSD(Solid-State Drive) là một sản phẩm công nghệ được sửdụng nhiều trong các thiết bị tin học Nó giúp lưu trữ dữ liệu an toàn và có tốc độ truyxuất dữ liệu nhanh hơn các loại thiết bị lưu trữ truyền thống

Trong bài tiểu luận này Em xin phép trình bày khái quát về thiết bị lưu trữ dữliệu SSD và các nguyên tắc sáng trạo trong quá trình nghiên cứu và phát triển sảnphẩm

Em xin chân thành cảm ơn GS.TSKH HoàngKiếm, giảng viên môn PHƯƠNGPHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRONG TIN HỌC đã truyền đạt những kiến thứcquý báu trong môn học giúp em có được những phương pháp sáng tạo trong quá trìnhhọc tập và nghiên cứu sau này

II Giới thiệu những nguyên tắc sáng tạo cơ bản

a) Nội dung

- Chia đôi đối tượng thành các phần độc lập

- Làm đối tượng trở nên tháo lắp được

- Tăng mức độ phân nhỏ của đối tượng

b) Ví dụ

- Máy vi tính lúc mới ra đời là nguyên khối, sau người ta tách ratừng thành phần: Ram, CPU, HDD, Màn hình… Giúp cho việcsửa chữa và bảo trì trở nên đơn giản

- Hệ điều hành window 7,8 được chia ra nhiều phiên bản đáp ứngvới nhiều nhu cầu khác nhau của người dùng

a Nội dungTách phần gây phiền phức hay ngược lại, tách phần duy nhất cầnthiết ra khỏi đối tượng

- Các phần khác nhau của đối tượng phải có các chức năng khácnhau.

- Mỗi phần của đối tượng phải ở trong những điều kiện thích hợpnhất của công việc

- Mainboad có nhiều CPU, Ram

- Điện thoại có nhiều màn hình

- Visual studio lập trình dùng nhiều ngôn ngữ

- USB 3G vùa dùng kết nối mạng, vừa có thể dùng để lưu trữ.

- Cổng usb vừa có thể kết nối với chuột, vừa có thể kết nối với bànphím…

- Máy chụp ảnh vừa chụp hình vừa in ảnh

a Nội dung

- Một đối tượng được đặt bên trong một đối tượng khác và bản thân

nó lại chứa đối tượng thứ ba

- Một đối tượng chuyển động xuyên suốt bên trong đối tượng khác

i) Ví dụ

- Các dòng điện thoai cao cấp thường bổ sung thêm các chất liệuquý hiếm như vàng, kim cương để giúp giá trị của sản phẩm tăngcao

- Các thương hiệu điện thoại kém nổi tiếng thường nâng cấp cấuhình máy mạnh hơn để tăng tính cạnh tranh

a Nội dung

Gây ứng suất trước với đối tượng để chống lại ứng suất không chophép hoặc không mong muốn khi đối tượng làm việc( hoặc gâyứng suất trước để khi làm việc sẽ dùng ứng suất ngược lại)

j) Ví dụ

Laptop, điện thoai phải sạc pin trước khi sử dụng

Trong lập trình để chứng minh 1 vấn đề Ta có thể chứng minhđiều ngược lại: dùng phương pháp phản chứng.

a Nội dung

- Chuyển những phần thẳng của đối tượng thành cong, mặt phẳngthành mặt cầu, kết cấu hình hộp thành kết cấu hình cầu

- Sử dụng các con lăn, viên bi, vòng xoắn

- Chuyển sang chuyển động quay, sử dụng lực ly tâm

16 Nguyên tắc giải thiếu hoặc thừa

a Nội dung

Nếu như khó nhận được 100% hiệu quả cần thiết, nên nhận ít hơnhoặc nhiều hơn một chút Lúc đó bài toán cũng trở nên đơn giảnhơn và dễ giải hơn

- Chuyển các đối tượng có kết cấu 1 tầng thành nhiều tầng

- Đặt đối tượng nằm nghiêng

- Sử dụng mặt sau của diện tích cho trước

- Sử dụng các luồng ánh sáng tới diện tích bên cạnh hoặc tới mặtsau của diện tích cho trước

r) Ví dụ

- Máy tính có nhiều màn hình giúp quản lý công việc dễ dàng hơn

- Lập trình web có thể dùng PHP hoặc asp, hoặc java

18 Nguyên tắc sử dụng các dao động cơ học

a Nội dung

- Làm các đối tượng dao động Nếu đã có dao động, tăng tầng sốgiao động( đến tầng số siêu âm)

- Sử dụng tầng số cộng hưởng

- Thay vì dùng các bộ rung cơ học, dùng các bộ rung áp điện

- Sử dụng siêu âm kết hợp với trường điện từ

- Chuyển tác động liên tục thành tác động theo chu kỳ

- Nếu đã có tác động theo chu kỳ, hay thay đổi chu kỳ

- Sử dụng khoảng thời gian giữa các sung để thực hiện tác độngkhác

- Khắc phục vận hành không tải và trung gian

- Chuyển chuyển động tịnh tiến qua lại thành chuyển động quay

u) Ví dụ

- Máy tính cầm tay dùng pin năng lượng mặt trời

- Các loại tivi mới vừa có thể xem chương trình vừa có thể ghi lạichương trình đang xem hoặc các chương trình khác

a Nội dung

- Vượt qua các giai đoạn có hại hoặc nguy hiểm với vận tốc lớn

- Vượt nhanh để có được hiệu ứng cần thiết

a Nội dung

- Thiết lập quan hệ phản hồi

- Nếu đã có quan hệ phản hồi, hay thay đổi nó.

- Thay thế sơ đồ cơ học bằng điện, quang, nhiệt, âm hoặc mùi vị.

- Sử dụng điện trường, tù trường và điển từ trường trong tương tácvới đối tượng

- Chuyển các trường đứng yên sang chuyển động, các trường cốđịnh sang thay đổi theo thời gian, các trường đồng nhất sang cócấu trúc nhất định.

- Sử dụng các trường kết hợp với các hạt sắt từ

ac) Ví dụ

- Kết nối internet thông qua cáp hoặc wifi hoặc 3G

- Dùng chuột có dây hoặc chuột quang, lade không dây

a Nội dung

Thay cho các phần của đối tượng ở thể rắn, sử dụng các chất khí

và lỏng, nạp khí, nạp chất lỏng, đệm không khí, thủy tĩnh, thủyphản lực

- Sử dụng các vỏ dẻo và màng mỏng thay cho các kết cấu khối

- Cách ly đối tượng với môi trường bên ngoài bằng các vỏ dẻo vàmàng mỏng

ae) Ví dụ

- Các thiết bị điện tử được phủ lên 1 lớp sơn bóng

- Các thiết bị sử dụng vỏ bằng nhựa

31 Nguyên tắc sử dụng vật liệu nhiều lỗ

- Dùng các miếng xốp để làm vât liệu đóng gói các thiết bị điện tử

a Nội dung

- Thay đổi màu sắc của đối tượng hay môi trường bên ngoài

- Thay đổi độ trong suốt của đối tượng hay môi trường bên ngoài

- Để có thể quan sát được những đối tượng hoặc những quá trình,

sử dụng các chất phụ gia màu, huỳnh quang

- Nếu các chất phụ gia đó đã được sử dụng, dùng các nguyên tửđánh dấu

- Sử dụng các hình vẽ, ký hiệu thích hợp

ag)Ví dụ

- Trên phần mềm chấm công Những công nhân nghỉ nhiều hơn 40htrên tháng thì bị to màu đỏ, 30h thì tô màu cam…

- Nút nguồn trên các thiết bị thường được làm màu khác với thiết bị

để người dùng dễ phân biệt

a Nội dung

Những đối tượng, tương tác với đối tượng cho trước, phải đượclàm từ cùng một vật liệu (hoặc từ vật liệu gần về các tính chất) vớivật liệu chế tạo đối tượng cho trước

Các thẻ cào điện thoại dùng rồi thì bỏ đi.

a Nội dung

- Thay đổi trạng thái đối tượng

- Thay đổi nồng độ hay độ đậm đặc

- Thay đổi độ dẻo

- Thay đổi nhiệt độ, thể tích

37 Nguyên tắc sử dụng sự nở nhiệt

a Nội dung

- Sử dụng sự nở (hay co) nhiệt của các vật liệu

- Nếu đã dùng sự nở nhiệt, sử dụng với vật liệu có các hệ số nởnhiệt khác nhau

al) Ví dụ

Các loại nhiệt kế sử dụng hiệu ứng nở nhiệt

a Nội dung

- Thay không khí thường bằng không khí oxy

- Thay không khí giàu oxy bằng chính oxy

- Dùng các bức xạ ion hóa tc1 động lên không khí hoặc oxy

- Thay oxy giàu ozon (hoặc oxy bị ion hóa) bằng chính ozon

am) Ví dụ

a Nội dung

- Thay đổi môi trường thông thường bằng môi trường trung hòa

- Đưa thêm vào đối tượng các phần, các chất, phụ gia trung hòa

- Thực hiện quá trình trong chân không

an)Ví dụ

Các ổ đĩa cứng được hút chân không giúp cho các ổ đĩa giảm masát trong quá trình hoạt động

40 Nguyên tắc sử dụng vật liệu hợp thành composit

a Nội dungChuyển từ các vật liệu đồng nhất sang sử dụng những vật liệu hợpthành Hay nói chung, sử dụng các vật liệu mới

ao)Ví dụCáp quang dùng để nói mạng các máy tính

III Phân tích về sự phát triển của đĩa cứng SSD

1 Giới thiệu về ổ cứng SSD

SSD(Solid State Drive) là một thiết bị lưu trử sử dụng bộ nhớflash để lưu trữ dữ liệu trên máy tính một cách bền vững Một ổSSD đồng thơi mô phỏng quá trình lưu trữ và truy cập dữ liệugiống như ổ đĩa cứng(HDD) thông thường và do đó dễ dàng được

sử dụng cho nhiêu mục đích khác nhau Ổ SSD sử dụng SRAMhoặc DRAM hoặc bộ nhớ flash để lưu dữ liệu

ổ SSD của hãng Corsair

Chiếc SSD đầu tiên.

- Năm 1977, ổ Storage Technology 4305 ra đời cho phép bộ nhớlớn hơn lên đến 45 MB và được bán với giá 400.000 USD (tươngđương với 1,5 triệu USD hiện nay)

ổ Storage Technology 4305

- Năm 1983, SSD được phát triển cho máy tính cá nhân, tiêu biểu

có loại PION Interstellar Drive giá 1.100 USD cho bộ nhớ 256

KB Nếu người dùng muốn sở hữu thêm 256 KB nữa thì phải bỏthêm 600 USD

Digipro flashdisk

- Năm 1989, công ty Digipro cho ra mắt mẫu SSD sử dụng chip nhớFlash đầu tiên mang tên Flashdisk bộ nhớ cao nhất 8 MB và bánvới giá 5.000 USD

Ổ đĩa FlashDisk

- Năm 1996, công ty M-Systems trình làng mẫu SSD tên FFD-350

cỡ 3,5 inch đầu tiên (tương đương với ổ cứng), sử dụng giao tiếpSCSI cùng dung lượng từ 16 MB đến 896 MB Trong suốt nhữngnăm về sau, M-Systems tiếp tục mở rộng FFD với bộ nhớ lớn hơn,khả năng truy xuất nhanh hơn và thiết kế thời trang

Transcend IDE Flash Module

- Năm 2003, Transcend là công ty trình làng ổ SSD kết nối với máytính thông qua giao tiếp ATA, dung lượng từ 16 đến 512 MB và

có giá khởi điểm chỉ 50 USD

- Năm 2006, chứng kiến sự phát triển mạnh mẽ của ổ SSD khi loạtcông ty tham gia sản xuất bao gồm Samsung, SanDisk Lúc nàykích cỡ của SSD đã giảm xuống chỉ còn 2,5 inch và có thể gắnbên trong laptop

- Công nghệ SSD có tốc độ truyền tải dữ liệu ngày càng nhanhkhiến giao tiếp SATA không theo kịp dẫn đến bị "nghẽn cổ chai".

Vì vậy các nhà sản xuất tung ra sản phẩm cắm cổng PCI Express,tiêu biểu có model Fusion IoDrive Duo có dung lượng từ 128 GBđến 1,28 TB với giá khởi điểm 6.000 USD vào năm 2009

a Ưu điểm

- Ưu điểm về tốc độ: SSD cũng sử dụng cổng Sata I, Sata II, SataIII như các ổ cứng thông thường, nhưng nó không hoạt động theo

Chênh lệch giá cửa SSD và HDD

- Dung lượng lưu trữ: Dung lượng lưu trữ của SSD khá ít

- Không hoàn toàn tương thích với toàn bộ các dòng máy

IV Áp dụng các nguyên lý sáng tạo trong quá trình phát triển ổ đĩa

SSD

1 Nguyên tắc thay thế.

Các giao tiếp phổ biến của SSD là Sata II, sata III có thểđược thay thế bằng những giao tiếp mới (PCI-e 2.0 x 4, PCI-e 2.0

x 8) giúp cho tốc độ của SSD nhanh hơn nhiều

So sánh tốc đọ các giao tiếp SATA II, SATA III, PCI-e 2.0

44 Nguyên tắc vượt nhanh

Các ổ đĩa SSD để giúp tăng tốc độ đọc/ghi nhanh hơn,người ta trang bị các cổng giao tiếp mới( SATA II, SATA III,PCI) giúp cho tốc độ đọc ghi của SSD tăng lên nhiều lần

Các dòng SSD ra đời sau luôn được sao chép lại giống nhưcác dòng SSD trước nó Chỉ bổ sung thêm những tính năng mới vàtăng thêm dung lượng lưu trữ cho nó

Các ổ SSD chia ra làm nhiều loại có loại lưu 1 bit trên 1cell( Single-level), 2 bit trên 1 cell(multi –level), 3 bit trên mộtcell(triple-level)… Do đó để giá thành sản phẩm rẻ hơn, các nhàsản xuất thường dùng các loại ổ cứng có thể lưu được nhiều bittrên 1 cell giúp giá thành rẻ hơn Nhưng đổi lại tính ổn định củacác ổ cứng này sẽ không được cao

Số bit được lưu trên 1 cell.

Một số loại ổ đĩa SSD có chức năng tự sửa lỗi ECC(Errorcorrecting code) là một chức năng giúp SSD có thể tự phát hiện vàsửa các lỗi phát sinh trong quá trình sử dụng, giúp hạn chế tìnhtrạng dữ liệu của chúng ta không may bị mất mát hoặc hư hỏng.Tuy nhiên tính năng này chỉ được trang bị trên các loại SSD caocấp và giá thành rất cao

Trên các ổ đĩa SSD khi chúng ta xóa dữ liệu, thì thực chất

dữ liệu vẫn còn tồn tại trên các bit nhớ do đó người dùng dễ dàngphục hồi dữ liệu thông qua các công cụ phục hồi dữ liệu

V Kết luận

Thông qua bài tiểu luận này giúp em hiểu rỏ hơn về 40nguyên lý sáng tạo trong nghiên cứu khoa học từ đó có thể ápdụng các nguyên lý này để nghiên cứu trong tương lai Thiết bịlưu trữ SSD sẽ tiếp tục phát triển trong tương lai Nó có nhiều ưuđiểm nổi bật hơn các loại thiết bị lưu trữ truyền thống khác Tuynhiên giá thành của sản phần còn cao và đang có xu hướng giảmgiá trong tương lai

VI Tài liệu tham khảo

1 Bài giảng môn học “Phương pháp nhiên cứu khoa học trong tin học” Giảng viên: GS.TSKH Hoàng Văn Kiếm

49 www.Tinhte.com (Kiến thức cơ bản về ổ SSD)

50 http://genk.vn (Tìm hiểu kiến thức cơ bản về SSD)

51 http://vi.wikipedia.org/wiki/SSD

52 http://forum.duytan.edu.vn/sites/index.aspx?

p=forum_thread&thread=260255#p0 (cơ bản về lưu trữ)