TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
LỚP CAO HỌC KHÓA 22
CHUYÊN NGÀNH KHOA HỌC MÁY TÍNH
Bài tiểu luận
Môn : Phương pháp nghiên cứu khoa học trong tin học
tài :
CÁC NGUYÊN TẮC SÁNG TẠO
ỨNG DỤNG TRONG
QÚA TRÌNH PHÁT TRIỂN
Ổ ĐĨA LƯU TRỮ
Giáo viên hướng dẫn : GS.TSKH Hoàng Kiếm
Học viên : Huỳnh Duy Khoa
Mã học viên : 1211031
MỤC LỤC
MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC HÌNH
MỞ ĐẦU
1. Gii thiu các nguyên tc sáng tc s dng 1
1.1. Nguyên tc phân nh 1
1.2. Nguyên tc tách khi 1
1.3. Nguyên tc kt hp 1
1.4. Nguyên tc cha trong 1
1.5. Nguyên tc d phòng 1
1.6. Nguyên tc trung gian 1
1.7. Nguyên tc 2
1.8. Nguyên tt nhanh 2
2. S phát ca Hard Disk Drive (HDD) 2
2.1. Tng quan 2
2.2. Lch s phát trin 3
2.2.1. IBM 350 Disk File 3
2.2.2. IBM 1301 3
2.2.3. IBM 1311 4
2.2.1. H thng IBM 3330 5
2.2.2. H thng IBM 2305 6
2.2.3. IBM 3340 Winchester 7
2.2.4. ST-506 7
2.2.5. 8
2.2.6. cng IDE và SATA 8
2.2.7. cng hin ti và t 10
2.3. Kt lun 11
Tài liu tham kho 12
DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1 : IBM 350 Disk File 3
Hình 2 : IBM 1301 4
Hình 3 : IBM 1311 5
Hình 4 : H th IBM 2305 6
Hình 5 : ST-506 [1] 8
Hình 6 : HSS SCSI [1] 8
Hình 7 : WD 4TB HDD 10
MỞ ĐẦU
Ngày nay, vi s phát trin không ngng ca công ngh, vi ng ln d
liu không còn là v na. Rt d s hu mt chic cng nh gn vi
vi t truy xu bn cao.
c thành t i tri qua mt quá
trình phát trii không ngng, nhm hoàn thin và
gim chi phí xung mc thp nh có th di trà.
y, quá trình phát tri nào ? Chúng ta hãy vn dng các
nguyên tc sáng t phân tích, gii thích, làm rõ thêm quá trình phát trin trên.
.
1
1. Giới thiệu các nguyên tắc sáng tạo được sử dụng
1.1. Nguyên tắc phân nhỏ
ng thành các phc lp
ng tr nên tháo lc
phân nh ng
1.2. Nguyên tắc tách khỏi
Tách phn phn phc li tách phn duy
nhn thin thing
1.3. Nguyên tắc kết hợp
Kt hng nht hong dùng cho các hong k cn
Kt hp v mt thi gian các hong nht hoc k cn
1.4. Nguyên tắc chứa trong
Mng khác và bn thân nó li chng
th
Mng chuyng xuyên sung khác.
1.5. Nguyên tắc dự phòng
tin cy không ln cng bng cách chun b các pn báo
ng, ng cu, an toàn.
1.6. Nguyên tắc trung gian
S dng trung gian, chuyn tip
2
1.7. Nguyên tắc đảo ngược
u cc li (ví d không làm
nóng mà làm lng).
Làm phn chuyng cng (hay mng yên
c li phng yên thành chuyng.
1.8. Nguyên tắc vượt nhanh
t qua nhn có hi hoc nguy him vi vn tc ln
c hiu ng cn thit.
2. Sự phát của Hard Disk Drive (HDD)
2.1. Tổng quan
ng HDD (Hard Disk Drive) là thit b d liu trên b mt
các t vt liu t tính. ng là loi b nh
(non-g không b mt d liu khi ngng cung cp ngun
n.
Ma các nhà sn xut trong vic ch t d liu
là mt ng dng ca Nguyên tắc tách khỏi, do nhu cầu muốn tách các thành phần
dữ liệu quan trọng, cần thiết lưu lại riêng khi máy tính tắt nguồn. Nhu cu v mt
thit b ln và c y sinh ra ng ( cng) vào nhng
u ca thp k ln ly ma s
phát trin ca máy tính. Hin nay cng là mt thit b chun trong các loi máy
tính.
Không ch tuân theo các thit k u, c tin công
ngh nh và truy xut d li Ví d
các u hành hong tm thi gian
khng ca h thng, tit king, s c ghi d liu
ng mi .
3
2.2. Lịch sử phát triển
2.2.1. IBM 350 Disk File
6, u tiên trên th gic ch to bi
Reynold Johnson ra m cng nàycó ti 50
tc 24" vi tng là 5 triu kí t. Mu t c dùng
truy nhp tt c các tn cho t truy nhp trung bình khá thp [1]
[2]. T quay cng là 1200 vòng/phút, t l track/inch là 20, t l d liu
ghi là 100 bits/inch. Khong cách trung bình gia n b mt là 800 micro-
inch. cu tiên vi kích c 24" là rt ln, khó di chuyn, không có tính
tin dng.
Hình 1 : IBM 350 Disk File
(Ngun : />lich-su-phat-trien-hdd.htm)
2.2.2. IBM 1301
t b d liu IBM 1301 ra mu s dng mi
u t cho mt m [1] [2]. T quay cng là 1800 vòng/phút, t l
track/inch là 50, t l d liu ghi là 520 bits/inch. Khong cách trung bình gia head
4
n b mt là 250 micro-inch (gim nhiu so vi 800 micro-inch ca IBM 350), vì
th hi tính theo din tích b mn [3].
Hình 2 : IBM 1301
(Ngun : />lich-su-phat-trien-hdd.htm)
y có s ng dng ca Nguyên tắc kết hợp, thay vì lúc trước một đĩa chỉ
ghi được một mắt và cần đầu từ cho một đĩa thì bây giờ tích hợp hai mặt đĩa đều
ghi được và sử dụng cả hai đầu từ để ghi dữ liệu được lên hai mặt đĩa. Khi tích hợp
được như vậy thì kích thước của ổ đĩa sẽ giảm đi rất nhiều và tốc độ truy xuất cũng
tăng lên (do có 2 đầu ghi).
2.2.3. IBM 1311
1962, IBM gii thiu các pack cng có th di chuyc g vi
ng kích m14 inch, to thành mt ch, có th
c 2 triu ký t cho mi pack.
5
Hình 3 : IBM 1311
(Ngun :
T quay cng là 1500 vòng/phút, t l track/inch là 50, t l d liu ghi
là 1025 bits/inch. Khong cách trung bình gia n b mt là 150 micro-inch
(gim so vi 250 micro-inch ca IBM 1301) [1] [4]c c gi
k vì khong không gian gia phu và phn c git na [4].
là u tiên có b ph tháo lp c [2]. Nguyên tắc phân nhỏ và
Nguyên tắc tách khỏi đối tượng c s dng. Tách các thành phần giao tiếp dính
liền với máy ra ngoài, giảm khoảng cách để làm cho đĩa cứng trở nên nhỏ hơn, hiệu
năng lưu trữ cao hơn.
2.2.1. H thng IBM 3330
R, th cao,
ng ln. Mi h thng con 3330 có th cha 2 cho ti 16 y dung
n n 1,6 t byte ( 1.6GB), t truy xut trung bình 30ms, tr
trung bình là 8.4ms, t truy xut 806Kb/s, m ca a " Control Unit Retry"
giúp 3330 khc phc rt nhiu li mà không cn c phc li ca
máy tính. Mt khác, mch khc phc li có th dò tìm và sa cha các li ghi lên
n 11 bits trong mt track [5].
6
Phn ci ting dng Nguyên tắc chứa trong, hệ thống lưu trữ chứa nhiều
ổ con, mỗi ổ con là một thành phần lưu trữ nhỏ hơn. Ngoài ra, còn có Nguyên tắc
dự phòng, bằng cách thiết kế bộ điều khiển khắc phục lỗi và mạch khắc phục lỗi ghi
của dữ liệu để đảm bảo an toàn dữ liệu, cảnh báo khi có sự cố.
2.2.2. H thng IBM 2305
2305 có t nhanh, liên tc va phi, bao gm
mt b u khi 2835 và 1 hoc 2 2305. Mi
bao gt, 12 mt có th c. Mi cha 11.2 triu byte, cho
nên h thng có th chc t22,4 triu byte (2 T truy xut
trung bình 25 ms, t truyn ti d liu 1,5MB/s [6].
Hình 4 : Hệ thống lưu trữ IBM 2305
(Ngun :
Ta thy rng, Nguyên tắc chưa trong c ng dng H th
hp hai 2305 vào li vi nhau nhng và t truy xut
ca d liu. Thành phc cha trong là hai con 2305u khin thông
qua b u khi 2380. ây chính là Nguyên tắc trung gian. Thay vì giao
tiếp trực tiếp với từng ổ đĩa, máy tính thông qua bộ điều khiển này, để quan lý toàn
bộ các đĩa con, tạo thành một khối đồng nhất.
7
2.2.3. IBM 3340 Winchester
i thiu h th u tiên s dng
t l p (sealed head/disk assembly ng d
án/ch nhim d -30
sau khi mt thành viên trong nhóm g-c quay 30 MB ca
ng. Trong mt thi gian dài, ng c ln và cng knh, thích
hp vi mc bo v ca mt trung tâm d liu hoc m
lng công nghip khc nghit (vì s
phòng nh hoc nhà riêng (vì kích c quá kh th).
2.2.4. ST-506
c thp niên 1980, hu ht ng có các t 8-inch (20 cm) hoc 14-
inch (35 cm), ct giá thit b
(tiêu biu là các ng lc g
và trong nhing hp cn tn cao áp hoc thn 3 pha cho nhng
[7].
ó, các c dùng ph bin tn
, i -506 " u tiên
ng 5 MB. mng mi. M
tr khá thp (5MB), t truy xut trung bình 170msc nh
5,25 inch, nó nh có th s dng trong các h thng micro-computer [7].
8
Hình 5 : ST-506 [1]
i ST-412, 10MB, t truy xut trung
bình là 15-30ms.
cng RO351 i vc 3,5 inch, vng 5MB, thi gian tìm
kim 85ms, t truyn ti d liu 0.625MB/s, nhi hong 10-50
O
C, tc
quay cng : 3600 vòng/phút.
2.2.5. HDD
1986, SCSI-1, tên gi là Narrow SCSI i. Tc truy xut 5MB/s.
t xut hin các nhanh i t truy xut rt cao (
Ultra-640 SCSI t 640MB/s, t quay ca cng là 15000 vòng/phút).
Hình 6 : HSS SCSI [1]
2.2.6. cng IDE và SATA
ng i thi vi
nhng máy PC th h u, c coi là ln. Cui thp
ng ng vng trên 1 gigabyte.
Vào th a cng khiêm tn nht cho máy
c sn xung lên ti 40 gigabyte còn p trong
9
ng ln nht lên ti mt na terabyte (500 GB), và nhng p ngoài
t xp x mt terabyte [1].
Cùng vi lch s phát trin ca PC, các h ng ln là MFM, RLL, ESDI,
SCSI, IDE và EIDE, và mi nht là SATA. i mu khin
phi phn trên ng hay nói cách khác là ch
u khin ph Limited) là m
hóa bit trên các t bit. Phn ln các n phi
i b u khic . ESDI là mt giao dic phát
trin bi thông tin gia PC và ng [1].
Khi giá linh kin t gim (do nhu cn t t
u khi ng. Ci tic
gi là ng tích hp linh kin t (IntegratedDrive Electronics hay IDE).
Nguyên tắc kết hợp c s dng. Các link kiện, các bộ điều khiển đều
được tính hợp lên board mạch điểu khiển chung của ổ cứng.
Các nhà sn xut IDE mong mun t ca IDE tip cn ti t ca SCSI. Các
nh m (Cache) l
không có kh c tip lên RAM. Các công ty ch t gng khc
phc khong cách t này ba ch logic khi (Logical
Block Addressing LBA). Các cgi là EIDE. Cùng lúc vi s i
ca EIDE, các nhà sn xup tc ci tin t SCSI. Nhng ci ti
ng thi khin cho giá thành ca giao tip SCSI cao thêm [1].
có th va nâng cao hiu sut ca EIDE v
linh kin t, không có cách nào khác là phi thay giao din ki
(PATA) bng ki i ti t qu là s i ca giao din SATA. Tuy
nhiên, hiu sut làm vic ca các ng SATA th h u và các
không có s khác bi.
Hin nay, ng giao din SATA là thông d trên toàn th gii.
10
để cái tiến tốc độ, thay vì đưa dữ liệu từ ổ cứng lên CPU sau đó chuyển lên
RAM, thì người ta, đưa trực tiếp dữ liệu lên RAM để tăng tốc xử lý. Đây là ứng
dụng Nguyên tắc vượt nhanh, bỏ giai đoạn load dữ liệu lên CPU để giảm chi phí.
2.2.7. cng hin t lai
Thm hin ti, cn nhng 4TB ca hai hãng Western
và Seagate.
Hình 7 : WD 4TB HDD
(Ngun : />to-black-line)
11
Hin t ng ci ta ch có cách tích hp nhiu phin
cng, hoc gic phiai, cn có mt
s ci tin chng hng bi cách sp xp phin theo th t khác
(Nguyên tắc đảo ngược), hoc thay th kin trúc hin ti cng (Ví d
không s dng phia mà dùng hình hài khác, hoc dùng mt d
dây cun chng hn, tit ki
2.3. Kết luận
Vic áp dng các nguyên tc sáng to s giúp ta gii quyt v nhanh chóng, trit
i dùng nhi
c thành t i tri qua m
duy, ci t, phát trin.
c nhng thành ti cn vn dng tri các
o to ra sn phm chin d
12
Tài liệu tham khảo
[1]
"Lich su hdd," [Online]. Available: />thuc-phan-cung/tong-quan-va-lich-su-phat-trien-hdd.htm. [Accessed 10 12
2012].
[2]
"Wikipedia," [Online]. Available:
[Accessed 10 12
2012].
[3]
"IBM 1301," [Online]. Available: http://www-
03.ibm.com/ibm/history/exhibits/storage/storage_1301.html. [Accessed 10 12
2012].
[4]
"IBM 1311," [Online]. Available: http://www-
03.ibm.com/ibm/history/exhibits/storage/storage_1311.html. [Accessed 10 12
2012].
[5]
"IBM 3330," [Online]. Available: http://www-
03.ibm.com/ibm/history/exhibits/storage/storage_3330.html. [Accessed 10 12
2012].
[6]
"IBM 2305," [Online]. Available: http://www-
03.ibm.com/ibm/history/exhibits/storage/storage_2305.html. [Accessed 10 12
2012].
[7]
"ST-506," [Online]. Available: />the-daddy-of-modern-hard-drives. [Accessed 10 12 2012].
[8]
"IBM 350," [Online]. Available: http://www-
03.ibm.com/ibm/history/exhibits/storage/storage_350.html. [Accessed 10 12
2012].
13
[9]
"RO351," [Online]. Available: />pedia/RO351-5MB-3-5-HH-MFM-ST506.html. [Accessed 10 12 2012].