tiểu luận các nguyên tắc sáng tạo ứng dụng trong qúa trình phát triển ổ đĩa lưu trữ

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. Gii thiu các nguyên tc sáng tc s dng 1
1.1. Nguyên tc phân nh 1
1.2. Nguyên tc tách khi 1

1.3. Nguyên tc kt hp 1
1.4. Nguyên tc cha trong 1
1.5. Nguyên tc d phòng 1
1.6. Nguyên tc trung gian 1
1.7. Nguyên tc 2
1.8. Nguyên tt nhanh 2
2. S phát ca Hard Disk Drive (HDD) 2
2.1. Tng quan 2
2.2. Lch s phát trin 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 thng IBM 3330 5
2.2.2. H thng IBM 2305 6
2.2.3. IBM 3340 Winchester 7
2.2.4. ST-506 7


2.2.5.  8
2.2.6.  cng IDE và SATA 8
2.2.7.  cng hin ti và t 10
2.3. Kt lun 11
Tài liu tham kho 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, vi s phát trin không ngng ca công ngh, vi ng ln d
liu không còn là v na. Rt d  s hu mt chic  cng nh gn vi
 vi t truy xu bn cao.
 c thành t  i tri qua mt quá
trình phát trii không ngng, nhm hoàn thin và
gim chi phí xung mc thp nh có th  di trà.
y, quá trình phát tri nào ? Chúng ta hãy vn dng các
nguyên tc sáng t phân tích, gii thích, làm rõ thêm quá trình phát trin trên.


.
1
1. Giới thiệu các nguyên tắc sáng tạo được sử dụng
1.1. Nguyên tắc phân nhỏ
ng thành các phc lp
ng tr nên tháo lc
 phân nh ng
1.2. Nguyên tắc tách khỏi
Tách phn phn phc li tách phn duy
nhn thin thing
1.3. Nguyên tắc kết hợp
Kt hng nht hong dùng cho các hong k cn

Kt hp v mt thi gian các hong nht hoc k cn
1.4. Nguyên tắc chứa trong
Mng khác và bn thân nó li chng
th 
Mng chuyng xuyên sung khác.
1.5. Nguyên tắc dự phòng
 tin cy không ln cng bng cách chun b các pn báo
ng, ng cu, an toàn.
1.6. Nguyên tắc trung gian
S dng trung gian, chuyn tip
2
1.7. Nguyên tắc đảo ngược
u cc li (ví d không làm
nóng mà làm lng).
Làm phn chuyng cng (hay mng yên
c li phng yên thành chuyng.
1.8. Nguyên tắc vượt nhanh
t qua nhn có hi hoc nguy him vi vn tc ln
 c hiu ng cn thit.
2. Sự phát của Hard Disk Drive (HDD)
2.1. Tổng quan
 ng HDD (Hard Disk Drive) là thit b   d liu trên b mt
các t vt liu t tính.  ng là loi b nh 
(non-g không b mt d liu khi ngng cung cp ngun
n.
Ma các nhà sn xut trong vic ch t d liu
là mt ng dng ca 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 cu v mt
thit b  ln và c y sinh ra  ng ( cng) vào nhng
u ca thp k   ln ly ma s

phát trin ca máy tính. Hin nay  cng là mt thit b chun trong các loi máy
tính.
Không ch tuân theo các thit k u,  c tin công
ngh nh và truy xut d li Ví d
các   u hành hong tm thi gian
khng ca h thng, tit king, s c ghi d liu
 ng mi  .
3
2.2. Lịch sử phát triển
2.2.1. IBM 350 Disk File
6, u tiên trên th gic ch to bi
Reynold Johnson ra m cng nàycó ti 50
tc 24" vi tng là 5 triu kí t. Mu t c dùng
 truy nhp tt c các tn cho t truy nhp trung bình khá thp [1]
[2]. T quay cng là 1200 vòng/phút, t l track/inch là 20, t l d liu
ghi là 100 bits/inch. Khong cách trung bình gia n b mt là 800 micro-
inch.  cu tiên vi kích c 24" là rt ln, khó di chuyn, không có tính
tin dng.

Hình 1 : IBM 350 Disk File
(Ngun : />lich-su-phat-trien-hdd.htm)
2.2.2. IBM 1301
t b  d liu IBM 1301 ra mu s dng mi
u t cho mt m [1] [2]. T quay cng là 1800 vòng/phút, t l
track/inch là 50, t l d liu ghi là 520 bits/inch. Khong cách trung bình gia head
4
n b mt là 250 micro-inch (gim nhiu so vi 800 micro-inch ca IBM 350), vì
th hi tính theo din tích b mn [3].

Hình 2 : IBM 1301

(Ngun : />lich-su-phat-trien-hdd.htm)
 y có s ng dng ca 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 gii thiu các pack  cng có th di chuyc g vi
ng kích m14 inch, to thành mt ch, có th 
c 2 triu ký t cho mi pack.
5

Hình 3 : IBM 1311
(Ngun :
T quay cng là 1500 vòng/phút, t l track/inch là 50, t l d liu ghi
là 1025 bits/inch. Khong cách trung bình gia n b mt là 150 micro-inch
(gim so vi 250 micro-inch ca IBM 1301) [1] [4]c c gi
k vì khong không gian gia phu và phn c git na [4]. 
là  u tiên có b ph tháo lp c [2]. Nguyên tắc phân nhỏ và
Nguyên tắc tách khỏi đối tượng c s dng. 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 thng IBM 3330
R,  th  cao,
ng ln. Mi h thng con 3330 có th cha 2 cho ti 16  y dung
n n 1,6 t byte ( 1.6GB), t truy xut trung bình 30ms,  tr
trung bình là 8.4ms, t truy xut 806Kb/s, m ca a " Control Unit Retry"
giúp 3330 khc phc rt nhiu li mà không cn c phc li ca
máy tính. Mt khác, mch khc phc li có th dò tìm và sa cha các li ghi lên
n 11 bits trong mt track [5].

6
Phn ci ting dng 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 thng IBM 2305
2305 có t nhanh, liên tc va phi, bao gm
mt b u khi 2835 và 1 hoc 2  2305. Mi  
bao gt, 12 mt có th c. Mi   cha 11.2 triu byte, cho
nên h thng có th chc t22,4 triu byte (2  T truy xut
trung bình 25 ms, t truyn ti d liu 1,5MB/s [6].

Hình 4 : Hệ thống lưu trữ IBM 2305
(Ngun :
Ta thy rng, Nguyên tắc chưa trong c ng dng  H th
hp hai  2305 vào li vi nhau nhng  và t truy xut
ca d liu. Thành phc cha trong là hai  con 2305u khin 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 thiu h th u tiên s dng
 t l   p (sealed head/disk assembly     ng d
án/ch nhim d -30
sau khi mt thành viên trong nhóm g-c quay 30 MB ca 
ng. Trong mt thi gian dài,  ng c ln và cng knh, thích
hp vi mc bo v ca mt trung tâm d liu hoc m
lng công nghip khc nghit (vì s 
phòng nh hoc nhà riêng (vì kích c quá kh  th).

2.2.4. ST-506
c thp niên 1980, hu ht  ng có các t 8-inch (20 cm) hoc 14-
inch (35 cm), ct giá thit b 
(tiêu biu là các  ng lc g
và trong nhing hp cn tn cao áp hoc thn 3 pha cho nhng
 [7].
ó, các  c dùng ph bin tn
, i  -506   " u tiên
ng 5 MB. mng mi. M
tr khá thp (5MB), t truy xut trung bình 170msc nh
5,25 inch, nó  nh  có th s dng trong các h thng micro-computer [7].

8
Hình 5 : ST-506 [1]
i ST-412,  10MB, t truy xut trung
bình là 15-30ms.
 cng RO351 i vc 3,5 inch, vng 5MB, thi gian tìm
kim 85ms, t truyn ti d liu 0.625MB/s, nhi hong 10-50
O
C, tc
 quay  cng : 3600 vòng/phút.
2.2.5. HDD 
1986,  SCSI-1, tên gi là Narrow SCSI i. Tc  truy xut 5MB/s.
t xut hin các  nhanh i t truy xut rt cao (
Ultra-640 SCSI t 640MB/s, t quay ca  cng là 15000 vòng/phút).

Hình 6 : HSS SCSI [1]
2.2.6.  cng IDE và SATA
ng  i thi vi
nhng máy PC th h u,  c coi là ln. Cui thp

ng  ng vng trên 1 gigabyte.
Vào th a cng khiêm tn nht cho máy
 c sn xung lên ti 40 gigabyte còn  p trong
9
ng ln nht lên ti mt na terabyte (500 GB), và nhng  p ngoài
t xp x mt terabyte [1].
Cùng vi lch s phát trin ca PC, các h  ng ln là MFM, RLL, ESDI,
SCSI, IDE và EIDE, và mi nht là SATA.  i mu khin
phi phn trên  ng hay nói cách khác là  ch
u khin ph   Limited) là m 
hóa bit trên các t bit. Phn ln các  n phi
i b u khic . ESDI là mt giao dic phát
trin bi thông tin gia PC và ng [1].
Khi giá linh kin t gim (do nhu cn t t
u khi ng. Ci tic
gi là  ng tích hp linh kin t (IntegratedDrive Electronics hay IDE).
  Nguyên tắc kết hợp c s dng. Các link kiện, các bộ điều khiển đều
được tính hợp lên board mạch điểu khiển chung của ổ cứng.
Các nhà sn xut IDE mong mun t ca IDE tip cn ti t ca SCSI. Các
  nh m (Cache) l 
không có kh c tip lên RAM. Các công ty ch t gng khc
phc khong cách t này ba ch logic khi (Logical
Block Addressing  LBA). Các  cgi là EIDE. Cùng lúc vi s i
ca EIDE, các nhà sn xup tc ci tin t SCSI. Nhng ci ti
ng thi khin cho giá thành ca giao tip SCSI cao thêm [1].
 có th va nâng cao hiu sut ca EIDE v
linh kin t, không có cách nào khác là phi thay giao din ki
(PATA) bng ki i ti  t qu là s  i ca giao din SATA. Tuy
nhiên, hiu sut làm vic ca các  ng SATA th h u và các  
không có s khác bi.

Hin nay,  ng giao din SATA là thông d trên toàn th gii.
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.  cng hin t lai
Thm hin ti,  cn nhng 4TB ca hai hãng Western
và Seagate.

Hình 7 : WD 4TB HDD
(Ngun : />to-black-line)

11
Hin t ng  ci ta ch có cách tích hp nhiu phin
 cng, hoc gic phiai, cn có mt
s ci tin chng hng bi cách sp xp phin theo th t khác
(Nguyên tắc đảo ngược), hoc thay th kin trúc hin ti cng (Ví d 
không s dng phia mà dùng hình hài khác, hoc dùng mt d
dây cun chng hn, tit ki
2.3. Kết luận
Vic áp dng các nguyên tc sáng to s giúp ta gii quyt v nhanh chóng, trit
  i dùng nhi
 c thành t i tri qua m
duy, ci t, phát trin.
 c nhng thành ti cn vn dng tri các
o  to ra sn phm chin 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].