CHƯƠNG 3: CÁC THIẾT BỊ LƯU TRỮ (tiếp theo) pptx

1
CHƯƠNG 3
CÁC THIẾT BỊ
LƯU TRỮ
(tiếp theo)
2
ĐĨA MỀM VÀ Ổ ĐĨA MỀM
FLOPPY DISK
FLOPPY DISK DRIVE
3
ĐĨA MỀM VÀ Ổ ĐĨA MỀM

Đĩa mềm:

Cấu tạo:
•
Gồm một mảnh poliester (hay một tấm mylar) tròn và
mỏng có phủ vật liệu có từ tính (các hạt oxit sắt từ) để
lưu trữ thông tin.
–
Dữ liệu được ghi trên những vòng tròn đồng tâm gọi
là rãnh (track).
–
Các rãnh được chia nhỏ thành các các cung (sector)
–
Mỗi cung (sector) có dung lượng 512 KB.
–
Đĩa mềm được chia làm 80 track, mỗi track có 18
cung.
•
Mảnh poliester được bao trong vỏ nhựa bảo vệ

4
Đĩa mềm
5
Cách lưu trữ logic dữ liệu
trên đĩa mềm

Một nhóm các cung được kết hợp với nhau gọi là liên cung
(cluster) và được sử dụng để lưu trữ một tập tin hoặc một
phần của tập tin

Hệ điều hành xem đĩa như một danh sách dài các liên cung
và lưu danh sách các liên cung trong bảng cấp phát tệp tin
(File Allocation Table - FAT)
6
Tôi thấy đĩa chỉ có
2,880 liên cung mà
tôi có thể sử dụng
Tôi biết các cung (sector) của
mỗi liên cung (cluster) ở chỗ
nào trên đĩa
OS (Operating System):
Hệ điều hành
BIOS (Basic Input/Output
System): Hệ thống vào/ra
cơ bản
Hình 6-5 Liên cung, hay đơn vị định vị tệp tin, được quản lý bởi hệ điều hành trong bảng
định vị tệp tin (FAT – File Allocation Table), nhưng BIOS quản lý các liên cung
giống như một hoặc hai cung vật lý trên đĩa
7
Ổ đĩa mềm và đĩa mềm

8

Cấu tạo:

Bộ khung (frame assembly) dùng để gắn kết các bộ phận cơ và điện
tử.

Mô tơ trục quay (spindle motor) là bộ phận làm quay đĩa

Các mạch điện tử (electronic package) là bảng mạch nằm ngay sau mô
tơ quay, gồm các mạch điều khiển mô tơ, bộ điều khiển đĩa mềm và
các mạch cảm biến.
•
Bộ điều khiển đĩa mềm (floppy disk controller) là một mạch điện
tử có nhiệm vụ tiếp nhận các lệnh từ bộ điều hợp để điều khiển
việc dịch chuyển đầu đọc/ghi vào vị trí cần thiết để đọc dữ liệu
ra hoặc ghi dữ liệu vào đĩa.
•
Các mạch cảm biến thu nhận tín hiệu từ các cảm biến để điều
khiển tự động các quá trình như ổn định tốc độ đọc, chống
ghi…

Đầu đọc/ghi (read/write head) là một bộ phận tay dẫn trượt giữa hai
đầu từ: đầu đọc/ghi mặt dưới (đầu 0) và đầu/đọc ghi mặt trên (đầu 1).
9

Mô tơ bước (stepping motor):
dùng định vị các đầu đọc/ghi
chính xác từ rãnh này qua rãnh
khác.


Đầu nối cáp điện (4 chân ) cung
cấp các điện áp +5V cho các mạch
logic và +12 V cho các mô tơ.

Đầu nối cáp tín hiệu 34 chân.
10
Nguyên tắc hoạt động

Khi đưa đĩa mềm vào ổ đĩa, hệ thống cơ sẽ định vị chính
xác đĩa mềm trong ổ đĩa, đồng thời đầu đọc/ghi được đặt
tiếp xúc với bề mặt đĩa.

Khi nhận được lệnh yêu cầu truy xuất ổ đĩa mềm, bộ xử lý
truyền tín hiệu điều khiển đến ổ đĩa. Bộ điều khiển gắn
trong ổ đĩa sẽ điều khiển quay đĩa, đĩa quay nhanh và đạt
đến tốc độ quay không đổi. Sau đó đầu từ được mô tơ bước
dịch chuyển đến vị trí – rãnh chứa dữ liệu đang cần thao
tác.

Khi kết thúc thao tác truy xuất đĩa mềm, bộ điều khiển đĩa
ngưng việc quay đĩa tránh việc hỏng dữ liệu do ma sát giữa
mặt đĩa và đầu từ có thể làm hỏng dữ liệu trên đĩa.

Khi lấy đĩa từ ổ đĩa, hệ thống cơ sẽ nâng đầu từ về vị trí
thích hợp trong ổ đĩa và cơ cấu lò xo sẽ đẩy đĩa ra ngoài
11
Quá trình định dạng
đĩa mềm


Tạo các rãnh và các cung

Tạo Bảng ghi khởi động (MBR)

Cung đầu tiên lưu các thông
tin cơ bản cho biết đĩa được
tổ chức như thế nào và phần
cuối của bản ghi khởi động
là Bộ nạp hệ điều hành.
12

Tạo bảng định vị tệp tin (FAT)- 2 bản

Bản chính: liệt kê vị trí các tệp tin trên đĩa trong cùng một cột của
bảng.

Một bản khác của FAT được đặt ngay sau bản đầu tiên dùng để phục
hồi dữ liệu

Tạo Thư mục gốc

Liệt kê tất cả các tệp tin và các thư mục con
•
Tên tệp và phần mở rộng
•
Ngày và giờ tạo hoặc cập nhật
•
Các thuộc tính của tệp tin

Lưu ý: Tên tệp dài sẽ làm giảm số lượng tệp tin có thể lưu trữ trong

thư mục gốc
13
Ổ đĩa cứng
Hard Disk Drive
14
Cấu tạo
•
Mô tơ trục quay
•
Đĩa từ
•
Đầu đọc
•
Bộ khung
•
Mô tơ dịch
chuyển đầu từ
15
16
Cấu tạo

Bộ khung (frame): khung ổ cứng được chế tạo bằng nhôm
đúc ở áp lực cao.

Đĩa từ (disk): đĩa từ thường làm bằng nhôm, thuỷ tinh hoặc
gốm được phủ vật liệu từ và lớp bảo vệ ở cả hai mặt. Một ổ
cứng gồm nhiều đĩa từ được xếp chồng và cùng gắn cố định
trên một trục mô tơ quay.

Đầu đọc/ghi (header): mỗi mặt đĩa dùng riêng một đầu

đọc/ghi nên ổ đĩa cứng có 2 đĩa phải có 4 đầu từ.

Mô tơ dịch chuyển đầu từ (stepping motor): không giống
như mô tơ của đĩa mềm dịch chuyển đầu từ theo từng
bước, ổ cứng “lắc” các đầu từ của mình qua lại theo một
cung tròn để dịch chuyển từ mép đến tâm đĩa. Vị trí đầu từ
được kiểm tra hiệu chỉnh để tránh sai lệch vị trí đọc/ghi dữ
liệu.
17
Cấu tạo

Mô tơ trục quay (spindle motor): làm các đĩa quay với tốc độ nhanh và
không đổi trong phiên làm việc của máy tính.

Các mạch điển tử của ổ cứng (electronic circuit): Các mạch này có chức
năng: truyền tải tín hiệu điều khiển và dữ liệu, điều khiển sự dịch chuyển
của đầu từ, thực hiện các thao tác đọc/ghi, ổn định tốc độ quay.
18
Nguyên lý hoạt động logic của đĩa cứng
19
Tổ chức logic đĩa cứng (quá trình định dạng)
Hình 7-12 Một ổ đĩa cứng được chia thành một hoặc nhiều phân vùng, các phân vùng chứa ổ logic
Phân vùng chính
Cung khởi động chính chứa bảng phân vùng
Ổ logic C:
Phân vùng mở rộng
Ổ logic D:
Ổ logic E:
•
Bản ghi khởi động

•
FAT
•
Các thư mục
•
Các tệp tin
•
Bản ghi khởi động
•
FAT
•
Các thư mục
•
Các tệp tin
•
Bản ghi khởi động
•
FAT
•
Các thư mục
•
Các tệp tin
20
Nguyên tắc lưu trữ vật lý trên đĩa cứng

Trên bề mặt đĩa người ta phủ một lớp mỏng chất có từ tính, ban đầu các
hạt từ tính không có hướng, khi chúng bị ảnh hưởng bởi từ trường của đầu
từ lướt qua, các hạt có từ tính được sắp xếp thành các hạt có hướng.

Đầu từ ghi - đọc được cấu tạo bởi một lõi thép nhỏ hình chữ U, một cuộn

dây quấn trên lõi thép để đưa dòng điện vào (khi ghi) hay lấy ra (khi đọc),
khe hở gọi là khe từ- lướt trên bề mặt đĩa với khoảng cách rất gần

Trong quá trình ghi, tín hiệu điện ở dạng tín hiệu số 0,1 được đưa vào đầu
từ ghi lên bề mặt đĩa thành các nam châm rất nhỏ

Trong quá trình đọc, đầu từ đọc lướt qua bề mặt đĩa dọc theo các đường
Track đã được ghi tín hiệu, tại điểm giao nhau của các nam châm có từ
trường biến đổi và cảm ứng lên cuộn dây tạo thành một xung điện, xung
điện này rất yếu được đưa vào khuếch đại để lấy ra tín hiệu 0,1 ban đầu
21
Cấu tạo đầu từ
22
Đầu từ và bộ khuếch đại tín hiệu
23
Các chuẩn giao diện ổ đĩa cứng

Chuẩn giao tiếp ST506

Là giao tiếp loại tuần tự, tốc độ thấp

Chuẩn ESDI (Enhanced Small Device Interface)

Là thế hệ sau của ST506 và có tốc
độ cao hơn.(24Mbit/sec).

Chuẩn giao tiếp IDE (Intelligent Drive Electronics)

Còn được gọi là ATA1,ATA2 ( AT
Attachment), sử dụng cáp nguồn 4

chân và cáp dữ liệu 40 chân.

Chuẩn E-IDE (Enhanced IDE) là chuẩn nâng cao của IDE gồm:
24
Các chuẩn giao diện ổ đĩa cứng
Chuẩn (có thể có
nhiều hơn 1 tên)
Tốc độ Miêu tả
IDE (ATA/ATA1) Tốc độ trong từ 2.1 MB/giây
đến 8.3 MB/giây
Là chuẩn đầu tiên cho ổ cứng IDE. Độ lớn
tối đa là 528 MB. Hỗ trợ chế độ truyền PIO
và DMA
ATA-2/ Fast ATA Tốc độ tối đa 16.6 MB/giây Phá vỡ ngưỡng 528 MB. Cho phép tối đa
bốn ổ đĩa IDE. Hỗ trợ chế độ truyền PIO và
DMA
Ultra ATA
Fast ATA-2
Ultra DMA DMA/33
Tốc độ tối đa 33.3 MB/giây Định nghĩa chế độ DMA mới nhưng chỉ hỗ
trợ chế độ PIO chậm hơn
Ultra ATA/66
Ultra DMA/66
Tốc độ tối đa 66.6 MB/giây Sử dụng cáp 80 dây, cung cấp các đường
nền bổ sung để nâng cao tính toàn vẹn
của tín hiệu
Ultra ATA/100 Tốc độ tối đa 100 MB/giây Sử dụng cáp 80 dây
Ultra ATA/133 Tốc độ tối đa 133 MB/giây Sử dụng cáp 80 dây, hỗ trợ các ổ cứng lớn
hơn 137GB
ATA/ATAPI-6 Tốc độ tối đa 133 MB/giây Một phần của chuẩn ATA/133, hỗ trợ các ổ

cứng lớn hơn 137 GB

Chế độ PIO (Programme Input/Output) cho phép ổ đĩa và bộ điều khiển IDE sử dụng thanh ghi bộ xử
lý để trao đổi dữ liệu ở nhiều mức tốc độ khác nhau

Chế độ DMA (Direct Memory Access) cho phép đĩa cứng trao đổi dữ liệu trực tiếp với bộ nhớ hệ
thống
25
Chuẩn cắm IDE