Tìm hiểu về HDD

Tìm hiểu về HDD

H.D.D. hay HDD viết tắt từ Hard Disk Drive, tức là cái ổ đĩa cứng trong máy tính. Bộ phận lưu trữ dữ liệu này là
một thành phần hợp thành không thể thiếu của một chiếc máy tính.
Còn nhớ cái thời “mồ ma” máy tính 386/486, ổ đĩa cứng chỉ có dung lượng vài trăm MB. Bước sang thời
Pentium, nó vượt qua được cái ngưỡng 1GB. Từ đó, HDD không ngừng phát triển về dung lượng, tốc độ và
chủng loại.
Cấu trúc bên trong của HDD gồm những bộ phận chính:
Cấu trúc bên trong HDD.
- Phiến đĩa (platter): Đây là những phiến kim loại tròn có nhiệm vụ lưu trữ dữ liệu. Mỗi phiến đĩa đều có thể lưu
trữ dữ liệu trên cả hai mặt. Trên mặt phiến đĩa được phủ một lớp màng mỏng chất nhạy từ tính (magnetically
sensitive substance) có chứa thành phần chính là iron oxide (vì thế, nhiều phiến đĩa có màu cam ánh nâu). Một
lớp mỏng hợp kim cobalt được phủ lên mặt đĩa qua quá trình mạ điện. Hồi trước, do dung lượng các phiến đĩa
thấp, các HDD có dung lượng cao cần rất nhiều phiến đĩa chồng lên nhau và cũng kéo theo ngần ấy đầu đọc.
Kết quả là tốc độ đọc/ghi chậm và dung lượng HDD bị giới hạn. Ngày nay, dung lượng phiến đĩa đã được tăng
lên kết hợp với những bước đột phá về công nghệ tăng cường mật độ dữ liệu (areal density, số bit dữ liệu có
thể ghi trên một inch vuông). Nhờ vậy, dung lượng của HDD đã có thể tăng nhanh chóng. Chẳng hạn, HDD
Seagate Barracuda 7200.8 giao diện SATA có dung lượng tới 400GB nhưng chỉ cần có 3 phiến đĩa với 6 đầu
từ.
- Trục quay và động cơ quay (Spindle và Spindle Motor): Có chức năng làm quay các phiến đĩa. Thiết bị này
phải được điều khiển cực kỳ chính xác và hoạt động thật êm. Ở HDD giao diện EIDE hay SerialATA, tốc độ
quay của phiến đĩa hiện cao nhất là 7200RPM (vòng/phút).
- Đầu đọc và ghi (Read/Write Head): Đầu từ này khi hoạt động sẽ chạm lên mặt phiến đĩa và quay theo để đọc
và ghi dữ liệu. Mỗi mặt phiến đĩa cần có một đầu từ.
- Cơ cấu truyền động đầu từ (head actuator): Thiết bị để gắn tất cả các đầu từ có trong HDD. Nó có nhiệm vụ di
chuyển các đầu từ quanh các phiến đĩa. Các model HDD cũ, dung lượng dưới 100MB, dùng loại truyền động
động cơ bước (stepper motor actuator), tức loại động cơ điện di chuyển từ một vị trí ngừng này tới một vị trí
ngừng khác, và không thể ngừng giữa hai vị trí. Còn tất cả các HDD ngày nay được thiết kế với cơ cấu truyền
động voice coil (Voice Coil Actuator). Chức năng là bảo đảm cho các đầu từ di chuyển vào các vị trí chính xác
và an toàn cao nhất. Kỹ thuật này tăng tính chính xác cho đầu từ, bảo đảm cho đầu từ chỉ bắt đầu chạm vào
phiến đĩa ở những vị trí không có dữ liệu và thu đầu từ về vị trí “đậu” an toàn trước khi phiến đĩa ngừng quay.

Hồi nẳm, Quantum đưa ra loại HDD Big Foot có kích thước to đùng (5,25-inch). Còn bây giờ, hai kích thước
HDD phổ biến nhất là 3,5-inch (cho máy PC để bàn, máy chủ, ) và 2,5-inch (cho máy tính xách tay). Nhờ công
nghệ tăng mật độ dữ liệu và dung lượng phiến đĩa, HDD hiện có cả loại mỏng (slim).
Các kích thước HDD (từ trái qua): 5,25-inch (Big Foot); 3,5-inch và 2,5-inch.
Với dòng HDD gắn trong, ngoài giao diện SCSI (chủ yếu cho các máy chủ, máy trạm) vượt trội về tính ổn định
và tốc độ quay đĩa (hiện có loại Ultra 320 SCSI đạt 15K RPM, 15.000 vòng/phút), HDD cho máy tính cá nhân
có hai giao diện phổ biến IDE và EIDE (IDE nâng cao) hay gọi chung là PATA, cùng giao diện mới nhất là Serial
ATA (SATA). Tốc độ quay đĩa của ba giao diện IDE/EIDE và SATA hiện là 5400 và 7200RPM. Còn tốc độ truyền
dữ liệu phổ biến của EIDE là 100MB/s (UltraATA/100). Giao diện UltraATA/133 thì bị chết yểu do không được
Intel hỗ trợ. Tốc độ truyền tải dữ liệu của SATA-150 hiện nay về lý thuyết đạt tới 150MB/s. Về hình thức, ổ IDE
và SATA giống y chang nhau, chỉ khác phần các chân cắm cáp. Ở SATA, đầu cắm cáp điện có 15 chân và đầu
cắm cáp data có 7 chân.
Cáp điện (bên trái) và cáp data của chuẩn SATA
Với dòng HDD gắn ngoài, hiện nay có hai giao diện là USB và FireWire. Tốc độ truyền tải dữ liệu của USB 2.0
đạt 480Mbps và của FireWire 400Mbps.
Ổ HDD bỏ túi có cả hai giao diện USB 2.0 và IEEE 1394
Để cải thiện tốc độ của HDD, người ta dùng thêm công nghệ bộ nhớ tạm (cache) với dung lượng bộ nhớ đệm
trang bị cho HDD phổ biến là 2MB. Với giao diện SATA, hiện có loại trang bị cache tới 8 hay 16MB.