nguyên lý đọc ghi dữ liệu trên đĩa từ

TIỂU LUẬN CÁ NHÂN
MÔN KIẾN TRÚC MÁY TÍNH
SINH VIÊN : NGUYỄN ĐỨC CƯỜNG
LỚP : CNTT 48B
ĐỀ TÀI : ĐĨA TỪ
1
I, NGUYÊN LÝ ĐỌC GHI DỮ LIỆU TRÊN ĐĨA TỪ
1, Nguyên lý ghi từ
Lưu trữ thông tin bằng phương pháp từ đã có từ khá lâu. Thời xưa người ta có
thể dùng từ để ghi âm thanh (năm 1888). Đến năm 19278 đã xuất hiện cách ghi thông
tin bằng băng từ.
Ở những máy tính ở thế hệ đầu, bên cạnh việc ghi nhập số liệu bằng băng giấy
đục lỗ, việc ghi bằng trống từ và băng từ là một tiến bộ đáng kể. Đến những năm 80,
khi máy tính cá nhân bắt đầu phổ biến rộng rãi, đĩa từ mềm, rồi đĩa từ cứng phát triển
rất mạnh.
Ưu điểm của cách ghi từ là ghi đi, ghi lại được nhiều lần, thông tin được lưu
trữ khá lâu, mất điện thông tin không tự xoá (bộ nhớ không tự xoá). Đĩa từ mềm dễ
lấy ra, dễ di chuyển; còn đĩa từ cứng thì cố định nhưng ghi được nhiều, nhờ đó, từ
những năm 70 đến 90 đĩa từ mềm và đĩa từ cứng được xem như những bộ nhớ quan
trọng của máy tính cá nhân. Về sau, có cách ghi quang ở đĩa CD, cách ghi điện tử ở
USB… nên đĩa mềm dần dần ít được sủ dụng, còn đĩa từ cứng vẫn đang đồng hành
với sự phát triển của máy tính cá nhân.
Trong việc ghi từ, trạng thái đảo ngược từ thông được ghi trên các đường trên
băng hay đĩa từ thể hiện thông tin. Trên mặt băng hay đĩa từ có phủ một lớp bột vật
liệu sắt từ trộn với keo dính. Các hạt từ này có khả năng duy trì từ tính sau khi tác
động lên chúng từ trường mang nội dung thông tin cần ghi.
Tính từ thẩm ( permeable) : là tính chất có thể cho từ thông đi xuyên qua một
cách dễ dàng, nói cách khác, đó là tính chất dẫn từ.
Tính duy trì từ tính (Retentivity) còn gọi là tính bị nhiễm từ, thể hiện khả
năng lưu lại từ tính sau khi ngừng tác dụng từ trường ngoài
Chất sắt từ : là những chất có độ thẩm từ cao và tính duy trì từ tính cao

2, Đầu từ và việc đọc/ ghi
Bộ phận then chốt trong việc đọc/ghi là đầu từ. Trong chế độ đọc hay chế độ
ghi, có các yêu cầu kỹ thuật khác nhau với đầu từ, tuy nhiên để cho đơn giản người ta
thường sử dụng một đầu từ làm cả hai nhiệm vụ này, khi đó nó có tên gọi là đầu từ
đọc/ ghi (read/wite head) với các thông số kỹ thuật trung gian.
2
Nguyên lý cấu tạo đầu từ gần giống nam châm điện, trong đó đầu từ được
làm bằng hợp kim có độ từ cao nhưng không có tính duy trì từ tính. Lõi hinh khuyên,
có một khe hở nhỏ đồng thời là điểm tiếp xúc với lớp oxit của băng hay đĩa từ.
Quanh lõi có quấn một cuộn dây, thường có điểm giữa nối đất để khử nhiễu.
• Khi ghi
Dòng điện chạy trong cuộn dây AB có cường độ tương ứng với các bit thông
tin cần ghi, dòng điện này tạo ra một từ trường xác định trong lõi hình khuyên. Qua
khe hở, từ thông của từ trường này đi xuyên xuống lớp oxit sắt từ, sắp xếp (từ hóa)
các hạt chất sắt từ chạy qua khe hở đầu từ theo hướng nhất định, chỉ phụ thuộc vào
chiều của đường sức đó. Sự sắp xếp ( hướng từ hóa) các phần tử này chỉ thay đổi khi
có sự thay đổi về chiều của từ trường gây ra bởi sự thay đổi chiều của dòng điện
chạy trong cuộn dây AB. Còn dòng điện trong cuộn dây AB thay đổi theo quy luật
của tín hiệu cần ghi.Từ trường dọc theo đường ghi thay đổi theo quy luật của dòng
điện mang thông tin đi qua cuộn dây AB
• Khi đọc
Ngược lại với quá trình ghi, khi đọc thông tin, sự thay đổi chiều sắp xếp các
phần tử từ ( từ trường) dọc theo đường ghi sẽ tạo nên sự thay đổi chiều của từ trường
trong lõi đầu từ, thông qua khe hở đầu từ. Sự thay đổi này sinh ra dòng điện cảm ứng
trong cuộn dây AB, dòng điện này mang thông tin đã được ghi trên đĩa. Các thông tin
không bị xóa trong quá trình đọc.
3
II, ĐĨA CỨNG
Đĩa cứng và ổ đĩa cứng
Đĩa cứng là đĩa tròn làm bằng vật liệu cứng, như hợp kim của nhôm, thuỷ tinh. Trên

bề mặt của đĩa, người ta phủ một lớp vật liệu từ, trước kia là các hạt từ trộn với chất
kết dính nhưng về sau để tăng dung lượng nhớ người ta dùng các cách tạo màng từ
mỏng chất lượng cao như bốc bay trong chân không, phún xạ
Khác với đĩa mềm, đĩa cứng không làm việc trong không khí mà ổ đĩa cứng là một
hộp hàn kín trong có khí trơ, mọi bộ phận quan trọng đều lắp đặt sẵn trong đó, không
lấy ra, lắp vào được.
Mỗi ổ đĩa cứng (hình 4) có thể có một hoặc nhiều đĩa cứng (có thể từ 8 đến 10 đĩa),
mỗi đĩa có 1 hay 2 đầu đọc (tuỳ theo đĩa phủ một mặt từ hay hai mặt từ) cũng như 1
hoặc 2 đầu ghi vì phần lớn ổ cứng hiện nay, đầu đọc và đầu ghi khác nhau. Nhờ bố
trí bên trong hộp kín, không bao giờ có bụi nên tốc độ quay của đĩa có thể lớn hơn
nhiều lần so với tốc độ quay của đĩa từ mềm. Mặt khác, đầu từ ở đây có thể nằm rất
gần bề mặt đĩa từ. Cách giải quyết kỹ thuật ở đây không phải chỉ là làm các trục quay
chính xác, ít đảo mà là đầu từ nằm trên một cái guốc nhỏ có hình dạng khí động học
sao cho khi đĩa quay nhanh với tốc độ thẳng cỡ 20 m/s thì tự động tạo ra luồng khí
đẩy đầu từ ra cách mặt đĩa độ 0,025 micromet (25 nm), vừa rất gần để ghi, đọc nhưng
không bao giờ làm xước bề mặt đĩa từ. Cả lớp từ phủ ở bề mặt, cả đầu từ đều không
bị hư hại (khi tắt máy, luôn có bộ phận đưa ngay đầu từ ra ở rìa của đĩa trước khi đĩa
ngừng quay, lúc không còn luồng khí đẩy, đầu từ hạ sát xuống mặt đĩa ở phía rìa và
đứng yên).
Khi ghi thì vẫn dùng đầu từ cảm ứng, nhưng khi đọc thì dùng đầu từ điện trở nhạy
hơn rất nhiều. Từ điện trở (MR - Magnetoresistance) hay từ điện trở khổng lồ (GMR
- Giant Magnetoresistance) là hiện tượng điện trở của vật liệu (thường là màng nhiều
lớp, lớp từ xen lẫn với lớp phi từ) theo cơ chế vật lý đặc biệt, điện trở thay đổi rất
nhiều khi có từ trường tác dụng. MR hay GMR trong khoảng 15 năm gần đây rất phổ
biến ở các loại máy tính cá nhân.
4
Nhờ nhiều biện pháp phối hợp nên ở đĩa từ cứng, diện tích miền từ để ghi 1 bit thông
tin khá nhỏ, kích cỡ mỗi miền nhỏ hơn micromet, mỗi miền từ như vậy chỉ chứa độ
vài trăm hạt từ, mỗi hạt có kích cỡ nanomet. Mỗi ổ cứng có thể lưu trữ được từ vài
chục đến vài trăm GB (Gigabyte), tốc độ đọc cỡ Gbit/giây (1 tỷ bit/s).

Trong lúc đĩa từ mềm ngày càng ít được sử dụng vì có những phương tiện ghi, đọc
thông tin khác như đĩa CD, CD-W, CD-RW và đặc biệt là USB thuận lợi hơn, thì ổ
đĩa cứng với các đĩa từ cứng là cốt lõi vẫn đang được sử dụng rất rộng rãi. Đối với
máy tính cá nhân, ổ đĩa cứng đã được cải tiến theo nhiều kiểu, trong đó có loại ghi từ
dọc (ghi từ ngang là vectơ từ hoá ở từng miền nằm ngang trong mặt phẳng của đĩa từ
như ở hình 3, ghi từ dọc là vectơ từ hoá vuông góc với mặt đĩa, tiết kiệm diện tích
hơn nên nhớ được nhiều hơn), dung lượng của đĩa có thể xấp xỉ cỡ TB ( Terabyte -
nghìn tỷ byte). ổ đĩa cứng còn có thể làm kích thước nhỏ để trang bị cho các máy
cầm tay lưu động như máy quay video dung lượng cỡ vài GB.
Nhu cầu của các ứng dụng, nhất
là trong lĩnh vực quản lý đòi hỏi phải có
thiết bị nhớ ngoài dung lượng lớn, tốc
độ cao và tin cậy đã thúc đẩy việc
nghiên cứu, chế tạo và phát triển các
công nghệ sản xuất đĩa cứng. Các công
nghệ sản xuất đĩa cứng đã trải qua nhiều
giai đoạn, số sản phẩm rất phong phú,
sự khác nhau cơ bản giữa các công nghệ là ở phương pháp định vị đầu tiên trên mặt
đĩa.
5
A.TỔ CHỨC VẬT LÝ TỔNG QUÁT CỦA ĐĨA CỨNG
Các đĩa được làm bằng vật liệu cứng, trên đó có phủ chất sắt từ. Nhờ đĩa cứng
và rất phẳng nên đầu từ có thể được định vị rất chính xác, không cần tiếp xúc trực
tiếp mà chỉ cần bay sát mặt đĩa cũng có thể đọc/ ghi thông tin.
Ngoài ra còn có thể nâng cao tốc độ quay của đĩa cứng lớn hơn tốc độ quay
của ỏ đĩa mềm rất nhiều mà không sợ ma sát giữa đầu từ và mặt đĩa gây hư hỏng.
Các phương pháp mã hóa thông tin được sử dụng cho đĩa cứng : FM, MFM,
M
2
FM, GCR….

CẤU TẠO :
Bao gồm :
1. Bộ khung
2. Đĩa từ
3.Đầu đọc (head) và motor trợ động (servo-motor):
4. Motor chính (motor trục quay đĩa từ)
5. Bộ dịch chuyển đầu từ:
6. các mạch điện của ổ cứng
1. Bộ khung: ):
Bộ khung chứa tất cả thành phần bên trong của ổ cứng, được gắn cố định vào máy tính
Khung của đĩa cứng cần phải cứng và tạo nên một cái nền vững chắc để lắp ráp
các bộ phận khác của đĩa cứng. Các ổ đĩa cứng thường dùng khung nhôm đúc. Đối
với máy tính xách tay thường dùng vo plastic. Vật liệu vỏ cụ thể phụ thuộc vào yếu
tố hình dạng (form factor), kích thước của ổ cứng
6
2. Đĩa từ (Platter): Nơi chứa dữ liệu của đĩa cứng. Bao gồm một hoặc nhiều lớp đĩa
mỏng đặt trên một môtơ có tốc độ quay rất cao. Chỉ một chấn động nhỏ cũng có thể
làm môtơ chạy không ổn định khiến đĩa bị kêu và giảm tốc độ truy xuất dữ liệu. Đĩa
từ của ổ cứng là các đĩa bằng nhôm, thuỷ tinh, hoặc sứ cso chế độ hoạt động
tương đối năng. Đĩa được chế tạo rất đặc biệt giúp cho nó có khả năng lưu trữ tốt, an
toàn và không bị “nhão” (nhả từ) như các thiết bị đọc ghi bằng từ tính khác (tuy
nhiên cũng có một số loại đĩa từ sản xuất không đạt tiêu chuẩn qua thời gian có hiện
tượng bị “nhão”). Đĩa được phủ vật liệu từ ở cả hai mặt (môi trường lưu trữ thực) và
bao bọc bằng lớp vỏ bảo vệ. Sau khi đã hoàn tất và đánh bóng, các đĩa này được xếp
chồng lên nhau và ghép nối với môtơ quay; có một số loại đĩa cứng chỉ có một đĩa từ.
Trước khi chồng đĩa được lắp cố định vào khung, cơ cấu các đầu từ được ghép vào
giữa các đĩa.
3.Đầu đọc (head) và motor trợ động (servo-motor):
Trên mỗi mặt đĩa từ của ổ cứng thì đều có một đầu đọc (head) riêng biệt những đầu
đọc này có vai trò đọc/ghi dữ liệu lên bề mặt đĩa từ. Trước đây những loại ổ cứng cũ

đều sử dụng loại motor dịch chuyển (step-motor) để di chuyển đầu đọc. Loại motor
này làm tốn rất nhiều thời gian và rất mau hư vì thế ngày nay người ta không còn sản
xuất những loại ổ cứng như thế mà thay vào đó là những loại ổ cứng được thiết kế
“motor trợ động” (servo-motor) có cấu trúc đơn giản hơn motor dịch chuyển rất
nhiều và thời gian dịch chuyển nhanh đồng thời rất ít bị hư hại. Motor trợ động đóng
một vai trò rất quan trọng trong việc đọc ghi của đầu đọc. Tốc độ của motor trợ động
phải đồng bộ với tốc độ của motor chính (motor quay đĩa từ) nếu không sẽ không thể
đọc chính xác được dữ liệu. Cấu trúc motor trợ động khá đơn giản nó không như một
motor thông thường mà chỉ đơn thuần là một bộ phận chuyển động có giới hạn trong
một góc quay nhất định. Motor trợ động chỉ là một bộ khung có quấn cuộn cảm phát
sinh lực từ để chuyển động và một nam châm có lực hút rất mạnh được gắn vào
khung điều khiển của đầu đọc. Ở trạng thái binh thường không hoạt động motor trợ
động sẽ tự động đưa đầu đọc vào khoang trống, một khoảng không trống có khung
bảo vệ bên ngoài các đĩa từ, để tránh rủi ro tối đa cho các đầu đọc cực nhỏ được gắn
trên cần đọc. Bên trong ổ cứng là một môi trường chân không hoàn toàn và chống
ẩm. Giữa đầu đọc và mặt đĩa từ có một khoảng không gian cực nhỏ có thể nói là siêu
7
nhỏ. Ở đây tôi cũng xin khẳng định lại là “ở giữa mặt đĩa từ và đầu đọc là một
khoảng không gian siêu nhỏ trong môi trường chân không bên trong ổ cứng” chứ
không phải là “giữa ổ cứng và đầu đọc có một lớp đệm không khí hoặc lớp đệm từ
trường” như một số bài báo và sách đã đề cập đến. Tốc độ motor quay đĩa từ rất
cao khi quay sẽ tạo ra gió nếu như ta mở nắp đậy ổ cứng ra, nếu có không khí bên
trong ổ cứng thì khi đĩa từ quay với tốc độ cao như thế sẽ tạo gió làm rung và có thể
thổi bay luôn cả những đầu đọc đồng
thời trong không khí có rất nhiều bụi bẩn trong khi đó mặt đĩa từ phải luôn luôn sạch
bóng. Do đó bên trong ổ cứng phải là môi trường chân không. Ổ cứng là một thiết bị
lưu trữ dữ liệu bằng từ tính, đầu từ đọc và ghi bằng từ tính và mặt đĩa từ cũng có độ
nhạy từ rất cao như thế thì không thể nào ở giữa đầu đọc và đĩa từ lại có thêm một
lớp đệm từ trường như là “xe lửa cao tốc” được.
4. Motor chính (motor trục quay đĩa từ) :

Một trong những yếu tố xác định chất lượng của ổ cứng là tốc độ mà đĩa từ lướt qua
dưới đầu đọc/ghi. Đĩa từ lướt qua đầu từ với tốc độ khá cao (ít nhất là 3600
vòng/phút). Môtơ trục (spindle môtơ) có chức năng làm quay các đĩa từ. Môtơ trục là
loại môtơ không có chỗi quét, chiều cao thấp, dùng điện một chiều, tương tự như
môtơ trong ổ đĩa mềm. Khi môtơ được cấp điện, một từ trường được tạo ra trong các
cuốn dây môtơ. Khi điện cắt, năng lượng từ trường lưu trữ trong các cuộn dây môtơ
được giải phóng dưới dạng xung điện thế ngược. Kỹ thuật Hãm động (dynamic
braking) sẽ sử dụng năng lượng của xung điện thế ngược đó để làm dừng đĩa lại.
Thông thường thì các loại đĩa cứng hiện nay có tốc độ quay từ 5200rpm đến
7200rpm. Không chỉ có thế trên thị trường hiện nay đã có những loại ổ cứng chuyên
dụng “đụng nóc” với khả năng có tốc độ đến 10000rpm. Tốc độ quay giữ một vai trò
thiết yếu đến tốc độ truy xuất dữ liệu của ổ cứng, quay càng nhanh thì đọc và ghi
càng nhanh nhưng như thế cũng đồng nghĩa là ổ cứng sẽ kêu to hơn và mau nóng
hơn. Khi ổ cứng nóng lên (có nghĩa là đĩa từ cũng sẽ nóng lên theo) sẽ làm cho lực từ
bị hao hụt và “nhiễu” lúc đó dữ liệu đọc và ghi sẽ có rất nhiều vấn đề. Với những loại
ỗ cứng có tốc độ cao như thế này thì các nhà sản xuất luôn khuyến cáo người tiêu
dùng nên trang bị thêm quạt giải nhiệt để kéo dài tuổi thọ và dữ liệu của ổ cứng. Nhờ
có tốc độ cao như thế mà các ổ cứng thế hệ sau này đều có khả năng đọc hết tất cả
8
mọi sector trên cùng một track chỉ bằng một vòng quay. Tốc độ của motor quay đĩa
từ luôn luôn là một hằng số , nếu nó bị thay đổi có nghĩa là ổ cứng đó không thể sử
được nữa.
=>Thời gian tìm, thời gian chuyển đầu đọc và thời gian chuyển cylinder: (hay
còn gọi là “góc trễ quay”)
Khi đầu đọc đã tìm được track xác định, bộ controller tiếp tục thực hiện việc tìm
sector trên track này. Lúc này đầu đọc sẽ không di chuyển nữa mà sẽ đứng yên trong
lúc đó đĩa từ quay liên tục cho đến khi nào đầu đọc xác định được vị trí sector mà nó
cần tìm. Thời gian để làm công vịêc này gọi là “Thời gian tìm sector trên 1 track xác
định“ - Rotational latency. Tốc độ của ổ cứng càng nhanh thì thời gian tìm sector trên
1 track càng ít. Thời gian trung bình mà đầu đọc tìm ra sector chính xác trên 1 track

là 4ms(7200rpm) đến 6ms(5400rpm)
Kim từ (Actuator Arm): Đặt giữa hai thanh nam châm trên trục quay có gắn bạc đạn,
một cuộn dây đồng xen vào giữa hai thanh nam châm. Khi có dòng điện chạy qua
làm thay đổi từ trường khiến cho kim từ có thể dịch chuyển dễ dàng trên mặt dĩa.
Thường có các lỗi sau:
+ Kêu lớn khi đọc: bạc đạn bị xước nên kim đọc dịch chuyển sẽ phát tiếng kêu.
+Kim từ dịch chuyển sai cũng làm trầy mặt đĩa hay gãy đầu đọc.
5. Bộ dịch chuyển đầu từ:
Nhiều loại đĩa cứng sử dụng môtơ cuộn dây di động (voice coil motor) còn gọi là
môtơ cuộn dây quay (rotary coil) hoặc servo để điều khiển chuyển động của đầu từ.
Các môtơ servo có kích thước nhỏ, nhẹ rất thích hợp với ổ cứng nhỏ gọn và có thời
gian truy cập nhanh.
Thách thức lớn nhất trong việc điều khiển đầu tư là giữ cho được nó đúng ngay tâm
rãnh mong muốn. Nói cách khác là các nhiễu loại khí động học, các hiệu ứng nhiệt
trên đĩa từ và các biến thiên của dòng điều khiển môtơ servo có thể gây nên sai số
trong việc điều định vị đầu từ. Vị trí của đầu từ phải luôn luôn được kiểmtra và điều
chỉnh kịp thời để đảm bảo vị trí rãnh thật chính xác. Quá trình hiệu chỉnh đầu từ
theo rãnh gọi là phương pháp servo đầu tư. Cần có thông tin để so sánh vị trí thực và
vị trí mong muốn của đầu tư.
9
Thông tin servo dành riêng (Dedicated servo information) được ghi trên mặt đĩa
từ dự trữ.
Thông tin servo nhúng (Embedded servo information) lại được mã hoá thành các
chùm dữ liệu ngắn đặt trên từng sector
Hệ thống servo sử dụng sự lệch pha của các xuung tín hiệu của các rãnh kế cận
để xác định đầu từ có được đặt đúng giữa rãnh hay không.
6.Các mạch điện tử của ổ cứng:
Nhìn thẳng vào ổ cứng bộ phận đầu tiên mà chúng ta thấy chính là bo mạch điều
khiển. Ổ đĩa cứng được điều khiển bởi các mạch điẹn tử tương đối phức tạp.
Mạch điện tử được gắn dưới bộ khung và chứa hoàn toàn các mạch cần thiết để

truyền tải các tín hiệu điều khiển và dữ liệu với bộ giao diện vật lý riêng, điều khiển
đầuđọc/ghi, thực hiện đọc/ghi theo yêu cầu và để quay các đĩa từ. Mỗi một chức
năng kể trên phải được thực hiện hoàn hảo với độ chiính xác cao. Bo mạch điều
khiển này bao gồm bộ chip controller, chip input/output IO, bộ nhớ đệm cho ổ cứng
(HDD cache), một ổ cắm nguồn 5+ 5- 12- 12+, và chân cắm chuẩn IDE 39/40 chân.
Đối với các thế hệ ổ cứng trước đây bộ nhớ đệm rất thấp chỉ có từ 512kb trở xuống
còn với các thế hệ ổ cứng hiện đại sau này thì số lượng cache rất cao từ 1Mb trở lên.
Trong bo mạch của ổ cứng thì motor , chip controller và bộ nhớ đệm đóng vai trò rất
quan trọng. Bộ nhớ đệm càng cao thì tốc độ truy xuất dữ liệu trên ổ cứng sẽ nhanh
hơn rất nhiều và vấn đề sai sót dữ liệu cũng rất thấp. Tương tự , tốc độ quay của
motor và khả năng điều khiển của bộ controller cũng không kém phần quan trọng,
nếu tốc độ của ổ cứng (rpm - revolutions per minute - số vòng trên phút) càng cao thì
tốc độ truy xuất dữ liệu sẽ càng nhanh.
10
B.MỘT SỐ KHÁI NIỆM KHÁC
1.Format vật lý
Ghi toàn bộ địa chỉ Sector, các thông tin khác vào phần đầu của Sector được gọi
là Format vật lý hay Format ở mức thấp vì việc này thực hiện chỉ bằng phần cứng
của bộ điều khiển đĩa, trong quá trình format, phần mềm sẽ bắt bộ điều khiển tiến
hành format với những thông số về kích thước của một Sector, còn công việc còn lại
tự bộ điều khiển đĩa phải làm.
Format vật lý phải được thực hiện trước khi đĩa được đưa vào sử dụng. Một quá
trình độc lập thứ hai là Format logic cũng phải thực hiện ngay sau đó trước khi đĩa
chuẩn bị chứa dữ liệu. ở mức này, tuỳ theo cách tổ chức của từng hệ điều hành, nó sẽ
chia đĩa thành từng vùng tương ứng.
Trong thực tế, hầu như không ai chú ý đến vấn đề này vì đã có lệnh Format của
DOS. Tuy nhiên để giải thích công việc cụ thể của lệnh này thì hầu như ít ai quan
tâm đến. Có thể giải thích như sau:
a. Đối với đĩa mềm
Một đĩa dù đã được format hay chưa format lần nào đều được đối xử bình đẳng

như nhau, nghĩa là đầu tiên DOS sẽ tiến hành format vật lý, sau đó sẽ format logic
nhằm khởi tạo các vùng hệ thống và dữ liệu.
Đối với một đĩa đã qua một lần format, quá trình format vật lý sẽ không còn cần
thiết (trừ trường hợp muốn format vật lý lại) do đó nếu chỉ có quá trình format logic
sẽ làm giảm thời gian format một đĩa. ý tưởng này, thực tế đã được các phần mềm
chuyên dụng khai thác rất kỹ. PCformat của Center point, Safeformat của Norton v.v
đều có những option cho phép chỉ định tác vụ này.
b. Đối với đĩa cứng
Đĩa cứng trước khi đưa ra thị trường đều đã được format vật lý, và do đó không
một lý do nào để format lại (nếu không thấy cần thiết). Đối với trường hợp này, DOS
không cần phải format vật lý mà đơn giản chỉ tiến hành format logic. Trong trường
hợp này, tốc độ format trên đĩa cứng sẽ rất nhanh chứ không ỳ ạch như trên đĩa mềm.
Sau khi đã qua format, đĩa của chúng ta đã sẵn sàng chứa dữ liệu.
11
2. Track (rãnh) :
Có thể coi mỗi mặt đĩa cứng là một trường hai chiều: cao và rộng. Theo kiểu hình
học này thì dữ liệu được ghi vào các vòng tròn đồng tâm, phân bố từ trục quay ra tới
rìa đĩa. Mỗi vòng trong đồng tâm trên đĩa gọi là track. Thông thường,mỗi đĩa có từ
312 đến 2048 rãnh. Track là một tập hợp bao gồm một số sector nhất định nhưng
dung lượng từng track khác nhau có độ lớn từ trong ra ngoài (Track 0>track 1 >track
2 >…>track N>track N+1)
3. Sector (cung từ):
Sector(cung từ) Sector là một đoạn trên một trong các rãnh ghi đồng tâm đã
được mã hoá của đĩa đó trong quá trình định khuôn thức mức thấp
Mỗi track là một vòng tròn dữ liệu có tâm là tâm của trục quay đĩa từ. Một track chia
thành rất nhiều cung, người ta gọi các cung này là sector (cung từ). Sector là vùng
vật lý chứa dữ liệu nhỏ nhất trong ổ cứng kể cả khi đọc và ghi. Thông thường thì 1
sector chứa được 512 byte dữ liệu (US Windows). Mỗi track đều chia thành một
lượng sector nhất định. Tuy nhiên, vì các track bên ngoài bao giờ cũng lớn hơn các
track phía trong (gần trục) cho nên càng vào sâu các track phía trong thì dung lượng

mà 1 sector có thể chứa được càng thấp
Cấu trúc của sector :
-Sector header (thông tin cơ bản) : lưu trữ các thông tin về vị trí đầu đọc , cylinder,
và số thứ tự vật lý của sector. Nó cũng đảm nhận luôn nhiệm vụ xác định sector có
sử dụng được hay không hoặc sector nào sẽ lưu dữ liệu thay cho sector này. Thông
tin cuối cùng mà sector header cung cấp chính là giá trị của việc kiểm tra lỗi dữ liệu
tuần hoàn (hay còn gọi là lỗi chẵn lẽ CRC), giá trị này giúp cho các chương trình xác
định được sector header có chính xác hay không.
-Góc rỗng (GAP) : đối với một sector sự có mặt của góc rỗng là rất cần thiết. Góc
rỗng cung cấp cho đầu đọc/ghi một khoảng thời gian nhất định để nó có thể chuyển
từ việc đọc dữ liệu trên sector sang ghi dữ liệu. Khi đọc dữ liệu, đầu từ sẽ bỏ qua góc
rỗng.
-Dữ liệu: Thông thường khi ta format đĩa cứng duới nền Windows hoặc DOS thì
một sector có thể chứa được 512 byte dữ liệu. Phần cuối cùng của vùng dữ liệu này
chứa thông tin về mã sửa lỗi (ECCs), dùng cho việc phát hiện và sửa lỗi.
12
- Góc rỗng mở rộng (Inter-GAP): Có gì khác nhau giữa “Góc rỗng” và “Góc rỗng mở
rộng” (GAP và Inter-GAP) ? Góc rỗng cung cấp cho đầu từ một khoảng thời gian
nhất định đễ đầu từ chuyển đổi từ việc “đọc dữ liệu ” sang “ghi dữ liệu” trên cùng 1
sector. Còn Gócrỗng mở rộng thì cung cấp cho đầu đọc 1 khoản thời gian nhất định
để đầu đọc có thể chuyển từ việc “ghi trên 1 sector này” sang “đọc sang sector kết
tiếp”. Tương tự như Gócrỗng, khi đọc dữ liệu đầu đọc bỏ qua Góc rỗng mở rộng.
-Cylinder bao gồm những track có chung một tâm và đồng trục nằm trên những mặt
đĩa từ.
-Số sector trên một track:
Mặc dù có thể đọc/ghi dữ liệu trên đĩa một lúc 8 đến 12Kb, trong thực tế không ai
giám dùng dến một khối lượng lớn đến như thế. Bộ điều khiển đĩa thường được thiết
kế để có thể đọc và ghi một đoạn Sector phụ thuộc vào phần cứng của bộ điều khiển
đĩa và vào hệ điều hành: các nhà thiết kế sẽ tạo những kích thước này là
128,256,512, và 1024 byte. Đối với hệ điều hành DOS, kích thước được chọn là 512

byte cho một Sector và cho tất cả các loại đĩa.
Trên đĩa mềm 360Kb, một Track có thể đạt 10 Sector, tuy nhiên vì vấn đề an toàn
dữ liệu DOS chỉ chọn 9 Sector cho một track. Chính vì điều này dễ thấy một đĩa 40
Track sẽ có: 40 Track x 2 side x 9 Sector x 512 Byte = 360Kb.
Đối với đĩa cứng mật độ track trên một inch có thể đạt tới 600 track/ inch, do đó
khả năng lưu trữ dữ liệu của đĩa cứng lớn hơn đĩa mềm rất nhiều. Lúc này để tham
chiếu, không những chúng ta phải chỉ ra mặt (side) và track mà còn phải chỉ ra số
sector nào trong track đó.
Đánh địa chỉ Sector
Khi chúng ta đã đạt đến track cần đọc/ghi, làm thế nào có thể nhận ra Sector cần tìm?
Có hai cách để nhận ra hai Sector, đó là:
a. Đánh số Sector bằng phương pháp cứng (Hard Sectoring)
Những lỗ đều nhau sẽ được bấm xung quanh đĩa và mỗi lỗ như thế có ý nghĩa
đánh dấu sự bắt đầu một Sector. Phương pháp này tỏ ra không còn hiệu nghiệm khi
tốc độ truy xuất đĩa ngày càng gia tăng.
13
b. Đánh số Sector mềm (Soft Sectoring)
Phương pháp này mã hoá địa chỉ của Sector thành dữ liệu của Sector đó và được
gắn vào trước mỗi Sector, vì Sector được đánh số tuần tự xung quanh track nên địa
chỉ của nó đơn giản là các số liên tiếp xung quanh track (tuy nhiên đối với một số đĩa
được thiết kế chống sao chép thì điều này lại khác).
Hiện nay, phương pháp đánh số mềm được dùng rộng rãi, với phương pháp
này, trước khi đĩa được dùng, địa chỉ của Sector phải được ghi vào Sector (quá trình
này được thực hiện trong quá trình format đĩa). Địa chỉ Sector thực ra chỉ là một
phần thông tin trong dữ liệu ở phần đầu Sector, ngoài ra còn một số thông tin khác
mà thiết nghĩ rằng nêu ra ở đây chỉ làm rối độc giả.
Khi sản xuất ra đĩa cứng nhà sản xuất luôn ghi rõ ràng những thông số liên quan
đến ổ cứng trong đó có phần số sector trên một track (sector per track). Những ổ
cứng hiện đại ngày nay sử dụng rất nhiều kích cỡ khác nhau trên từng track. Ổ cứng
ghi và đọc theo nguyên tắc từ ngoài vào trong trên mặt đĩa từ. Các track nằm ngoài

cùng thì bao giờ cũng có nhiều không gian cho sector hơn là các track nằm sâu ở bên
trong (gần tâm đĩa từ). Do đó những phần dữ liệu nằm trên sector và track đầu tiên
của ổ cứng bao giờ cũng được truy xuất nhanh nhất
Cylinder
Bất kì đĩa mềm nào cũng có hai mặt (side), do đó không ai bắt buộc chúng ta phải sử
dụng một mặt đĩa (mặc dù DOS 1.xx làm điều này nhưng sau nó cũng sửa sai) ghi dữ
liệu lên cả hai mặt rõ ràng mang lại tính kinh tế hơn vì khả năng chứa dữ liệu của đĩa
tăng lên gấp đôi mà không cần tốn thêm ổ đĩa thứ hai, mà đơn giản là đặt thêm một
đầu đọc thứ hai ở phía bên kia để tạo thành một gọng kìm . Hai mặt được đánh lần
lượt là 0 và 1.
Rõ ràng một thuận lợi thứ hai của hai mặt: dữ liệu có thể ghi hai lần nhanh hơn
trước khi đầu đọc chuyển sang Track mới. Dữ liệu đầu tiên có thể ghi lên Track của
mặt này, sau đó cùng một Track như thế nhưng ở một mặt bên kia, rồi sau đó mới
chuyển sang Track khác, một cặp Track đối xứng như thế được tham chiếu đến như
một phần tử duy nhất Cylinder.
14
Như vậy, trong các ổ đĩa, Cylinder là một đơn vị lưu trữ bao gồm một tập các
rãnh ghi (track) chiếm cùng vị trí. Trên đĩa hai mặt, một cilinder sẽ bao gồm rãnh 1
của mặt trên và rãnh 1 của mặt dưới.
Để thuận lợi cho việc tham chiếu, cả Track và Cylinder được đánh số, track ở
ngoài cùng được đánh số là Track 0. Track ở mặt trên ngoài cùng là Track 0, side 0,
track ở mặt dưới là Track 0 mặt 1. Những track 0 như thế gọi là Cylinder 0. Bạn chắc
đã nghe nói đến đĩa mềm 360 Kb, những loại đĩa như thế sẽ có 40 Track được đánh
số từ 0 đến 39, hoặc loại đĩa 1,2 Mb sẽ có 80 Track được đánh số từ 0 đến 79 (thông
thường việc đánh số trên máy tính bắt đầu từ 0 hơn là 1, tuy nhiên vẫn có ngoại lệ
khi sector bắt đầu đánh số từ 1 và Cluster được đánh số bắt đầu từ 2).
Đối với đĩa cứng, một số mô hình đơn giản là là các đĩa mềm được xếp song song
với nhau thành hình trụ. Do đó, một cilinder sẽ gồm các rãnh trên cả hai mặt của tất
cả các đĩa. Đĩa trên cùng là side 0 đáy của nó là side 1 đĩa thứ hai có hai mặt lần lượt
là side 2 và side 3 v.v Tập hợp những track 0 được tham khảo dưới tên gọi là

Cylinder 0. Và tất nhiên số đầu đọc cũng sẽ tăng theo. Khối lượng dữ liệu trên một
track trên đĩa cứng cũng thay đổi tuỳ thuộc từng máy tuy nhiên thường từ 8Kb đến
12Kb trên một track.
4.Cluster (chỉ dành riêng cho FATx File System): là đơn vị lưu trữ cơ bản được
chỉ định của đĩa từ. Cluster bao gồm 1 hoặc nhiều sector. Không gian lưu trữ của ổ
cứng được xác định dựa trên những cluster, cho dù đó là một file (hoặc một phần của
file) chỉ chiếm dụng một phần hoặc toàn bộ không gian của cluster thì điều đó cũng
được coi là đã sử dụng một phần không gian của ổ cứng. Hiếm khi nào dung lượng
của một file vừa bằng tổng dung lượng một số cluster. Nói như thế là vì thông
thường cluster cuối cùng lưu trữ một phần dữ liệu của file thường chứa luôn cả
những không gian trống không dùng đến mà người ta vẫn thường gọi là “không gian
rỗng” ở phần cuối của cluster.
Lost cluster: thông thường khi chúng ta dùng các chương trình sửa ổ cứng
nhất là scandisk/ndd (chạy trên FATx File System) đôi khi bạn nhận được thông báo
“Lost cluster found! Fix it ?” Thật ra trong quá trong ổ cứng đọc và ghi dữ liệu, hệ
điều hành có vai trò mở file/tạo file (open/assign file) sau đó tiếp tục phát lệnh để ổ
cứng ghi từng phần dữ liệu vào từng cluster được chỉ định rồi cuối cùng ra lệnh đóng
15
file (close file). Tuy nhiên đôi khi có một số trường hợp khi ổ cứng đang ghi dữ liệu
vào các cluster đã được chỉ định nhưng bất ngờ bị mất điện hoặc kết thúc quá trình
ghi dữ liệu nhưng lại không thực hiện quá trình đóng file, cho nên những cluster này
sẽ được công nhận là “đã được sử dụng” nhưng lại không thuộc về bất cứ một file
nào. Trong trường hợp này các chương trình sửa đĩa sẽ ghi các thông tin mà các các
cluster này lưu trữ ra từng file một để backup lại các dữ liệu có giá trị bị mất.
Chain (chỉ dành riêng cho FATx File System): không phải lúc nào dữ liệu của một
file cũng được ghi trên nhưng cluster liên tiếp nhau (1,2,3,4…n). Do đó nếu như
cluster kế tiếp đã được chỉ định là đã sử dụng thì OS sẽ cố gắng tìm đến cluster kế
tiếp hoặc kế tiếp nữa cho đến khi tìm ra cluster trống để ghi dữ liệu vào. Việc dữ liệu
của một file (hoặc từng phần) được ghi rải rác mà không có sự liên tục trên những
cluster thì được gọi là “một chuỗi các cluster” (chain) và việc OS dịnh dạng trên

bảng FAT cũng được gọi là “định dạng một chuỗi FAT”. Lost chain cũng tương tự
như lost cluster chỉ khác là nguyên cả một chuỗi cluster bị khai báo nhầm là đã được
sử dụng.
Thời gian truy cập dữ liệu (Data Access time) :
Thời gian truy cập dữ liệu là tổng thời gian tìm kiếm, chuyển đầu đọc và tìm sector
trên 1 track xác định. Nói như thế là vì đầu tiên bộ controller phải xác định vị trí để
đưa đầu đọc đến vị trí trên cylinder cần tìm. Sau đó khi dữ liệu đã được đọc hoặc ghi
thì cần thêm thời gian để chuyển đầu đọc để tìm ra track và cuối cùng sau khi xác
định được track thì phải tốn thêm một ít thời gian cho việc tìm ra đúng sector trên
track đó.
6.Bộ nhớ Cache
Bộ đệm ổ cứng (HDD Cache): Hiện nay tuy các nhà sản xuất đang ngày càng một
nâng cao tốc độ của ổ cứng nhưng chắc chắn là tốc độ truy xuất dữ liệu của ổ cứng sẽ
không bao giờ có thể nhanh bằng RAM (Random Access Memory - bộ nhớ truy xuất
ngẫu nhiên). Để giảm bớt phần nào khoảng cách đó, các nhà sản xuất phần cứng và
phần mềm đã tạo ra bộ đệm ổ cứng (disk cache). Bộ đệm của ổ cứng sử dụng một
phần của RAM để lưu trữ những thông tin thường xuyên được các ứng dụng truy
nhập. Chính việc lưu trữ những thông tin này trên RAM, bộ đệm đã giúp tốc độ truy
xuất dữ liệu nhanh hơn và giúp kéo dài tuổi thọ của ổ cứng. Nguyên tắc hoạt động
16
của bộ đệm khá đơn giản: những dữ liệu thường xuyên được truy nhập sẽ được lưu
trữ trong RAM khi đó nếu có ứng dụng yêu cầu truy cập những dữ liệu này thì những
dữ liệu này sẽ được lấy ra trực tiếp từ RAM chứ không cần ổ cứng phải làm những
công vịêc như: quay đĩa, xác định vị trí đầu đọc, tìm kiếm
Có 4 kiểu bộ đệm ổ cứng chính:
-Bộ đệm “mềm” (Software disk caches): sử dụng một phần bộ nhớ chính của máy
(PC RAM – main memory) để truy xuất và lưu trữ tạm thời một phần dữ liệu của ổ
cứng. Loại bộ đệm này do một chương trình tao và quản lý cho nên không cần đế
những phần cứng hỗ trợ đặc biệt. VCACHE chính là một ví dụ thực tế về bộ đệm
mềm.

-Bộ đệm “cứng” (on-board disk caches): sử dụng bộ nhớ và bộ điều khiển cache
được thiết kế ngay trên board mạch của ổ cứng. Mặc dù nó không hề sử dụng bất cứ
một phần RAM nào của bộ nhớ chính (computer RAM) để làm công việc lưu trữ tạm
thời nhưng chúng có dung lượng rất thấp (128KB->2MB cá biệt có thể lên đến 4MB)
và cực kỳ đắt tiền.
-Bộ đệm “riêng” (disk caching controllers): tương tự như bộ đệm cứng, bộ đệm
riêng sử dụng bộ nhớ riêng (có cấu trúc khác RAM) nhưng bộ nhớ và bộ điều khiển
mà bộ đệm này sử dụng là bộ nhớ và chíp điều khiển được gắn riêng rẽ trên một card
điều khiển chứ không phải là trên board mạch của ổ cứng và lẽ dĩ nhiên giá thành của
chúng cực kì đắt. Tuy nhiên, bộ đệm riêng lại hoạt động tốt và nhanh hơn rất nhiều
so với bộ đệm cứng vì nó vượt qua được một số giới hạn của những phần của ổ cứng
mà bộ đệm cứng luôn bị ảnh hưởng.
-Buffers : ở đây chúng tôi không dịch hẳn từ buffer mà để nguyên như thế vì giữa
buffers và cache có những điểm rất giống nhau. Có rất nhiều tài liệu biên dịch hoặc
nguyên bản hoàn toàn không phân biệt giữa 2 khái niệm “cache” và “buffers” mà lại
để nguyên là “bộ đệm” – như vậy là không chính xác! Vậy giữa cache và buffers có
gì khác nhau và giống nhau ? Có một điểm duy nhất giống nhau giữa cache và
buffers chính là “chúng đều là bộ nhớ đệm có tác dụng lưu trữ tạm thời một số dữ
liệu trên ổ cứng nhằm tăng tốc tốc độ truy xuất dữ liệu và tăng tuổi thọ cho ổ cứng”
và điểm khác nhau giữa chúng là :
Cache có tốc độ cao hơn nhiều so với buffers.
17
Cache phải cần đến bộ điều khiển cache - nếu là “cứng” thì cần phài có chíp điều
khiển, còn “mềm” thì phải cần phần mềm điều khiển – trong khi đó buffers chỉ là
một con chíp nhớ đơn giản không cần bộ điều khiển riêng.
Buffers gặp rất nhiều giới hạn trong các quá trình giao tiếp và chuyển đổi dữ liệu bởi
vì khả năng quản lý dữ liệu của nó rất kém. Khi lưu trữ dữ liệu tạm thời, buffer lưu
trữ một lúc cả một track vì thế nếu muốn tìm một sector nào trên track này thì hệ
điều hành lại phải tiếp tục tìm kiếm trên track mà buffer cung cấp - chậm hơn hẳn so
với cache.

Những điều cần chú ý đến Cache : có thể bạn sẽ rất ngạc nhiên nếu như chúng tôi
nói là “ổ cứng có cache lớn không có nghĩa là sẽ truy xuất dữ liệu nhanh hơn ổ cứng
có cache nhỏ (hai cái cùng loại có cùng tốc độ và dung lượng)”. Nói điều này thì
cũngkhông có gì là bất thường lắm, cache là bộ nhớ do đó tốc độ truy xuất của bộ
nhớ làm cache càng nhanh thì càng tốt , tuỳ thuộc vào mức độ thôn minh và khả năng
quản lý của “chíp điều khiển” (cache controllers chip) và cuối cùng là tổ chức của bộ
nhớ làm cache (cho phép đọc/ghi dữ liệu tuỳ ý hoặc chỉ có thể đọc hoặc ghi từ đầu
đến cuối). Tuy nhiên tác dụng của bộ cache sẽ mất hoặc giảm đi rất nhiều nếu như ổ
cứng đã được defragment (phần này chúng tôi sẽ nói kỹ hơn ở phần Cấu trúc File
System)
VCACHE : Windows có một driver ảo gọi là VCACHE có nhiệm vụ quản trị bộ
nhớ đệm cho ổ cứng. VCACHE chính là một sự thay thế cho “bộ đệm mềm” của
DOS và các version Windows trước đó (thường được gọi là SmartDrive). VCACHE
có khả năng thay đổi rất nhanh dung lượng bộ nhớ mà nó sử dụng, điều mà các trình
quản lý bộ đệm trong DOS không thể làm được. Khi đĩa cứng hoạt động liên tục
(chép file hoặc đọc file lớn) trong khi đó việc truy cập bộ nhớ lại thấp thì nó sẽ tự
động điều chỉnh kích thước bộ đệm (tăng lên) cho phù hợp để RAM có thể chia sẻ
bớt một phần công việc của đĩa cứng. Nguợc lại, khi ổ cứng ít hoạt động (ít truy xuất
dữ liệu) nhưng RAM lại liên tục có lệnh truy xuất (khi chạy các ứng dụng tính toán
cao cấp) thì nó sẽ tự động điều chỉnh kích thước bộ đệm ( giảm xuống) để có được
dung lượng RAM tối đa cho các ứng dụng tính toán. VCACHE hoàn toàn có khả
năng tạo ra những file cache (còn gọi là swap file) ngay trên ổ cứng mạng (98,Me).
18
Nó sử dụng quá trình “đọc trước – ghi từ cache xuống” (read-ahead and write-behind
caching). VCACHE là một ví dụ điển hình của “bộ đệm mềm” (software disk cache).
Đọc trước (read-ahead) : là một phương pháp xem xét thử phần dữ liệu nào sẽ
được ứng dụng yêu cầu truy xuất kế tiếp rồi đọc nó vào bộ nhớ, nó luôn luôn được
kích hoạt khi máy vi tính đang trong trạng thái nghỉ ngơi (Standby) hoặc ít hoạt động
(Idle). Kết quả của phương pháp này là giảm được nhiều chuyển động của đầu đọc
và đĩa cứng hoạt động êm hơn (không đọc nhiều nên không gây tiếng ồn).

Ghi từ cache xúông (write-behind caching): cũng cho kết quả tuơng tự nhưng nó
còn bao gồm luôn công việc giữ phần dữ liệu trong cache để chúng đuợc ghi xuống
đĩa cứng hoàn toàn cho đến khi máy vi tính nghỉ ngơi (shutdown). Một vấn đề với
phương pháp này là “nếu như máy tính mất điện đột ngột thì những phần dữ liệu
chưa được ghi từ cache xuống ổ cứng sẽ mất trắng không tìm lại được vì cache là
một dạng bộ nhớ cần nguồn nuôi”.

19
C.TỔ CHỨC THÔNG TIN TRÊN ĐĨA CỨNG
Các đơn vị đo lường của ổ cứng được tính theo nguyên tắc sau :
Bit là đơn vị lưu trữ dữ liệu nhỏ nhất và chỉ có thể lưu trữ một trong hai giá trị 0
hoặc 1
1 byte = 8 bit;
1 Kbyte = 1024 byte;
1 Mbyte = 1.000.000 byte;
1 Gbyte = 1000 Mbyte = 1.000.000.000 byte;
1 Tbyte = 1000 Gbyte=1.000.000 Mbyte=1.000.000.000 byte;
Cách thức tổ chức dữ liệu cấp thấp của ổ cứng: như đã trình bày ở những phần trên
1 byte thì gồm nhiều bit và một sector thì bao gồm nhiều byte, một track thì bao gồm
nhiều sector và một cylinder thì bao gồm nhiều track đồng trục và bằng nhau. Ngoài
ra chúng tôi cũng có nhắc đến vấn đề “tổ chức dữ liệu kiểu liên tục” ở phần trên, thật
ra các đơn vị lưu trữ dữ liệu trên ổ cứng (tính từ đơn vị lưu trữ dữ liệu nhỏ nhất)
chính là một chuỗi dài các đơn vị bit từ chỗ đầu đọc bắt đầu đọc và ghi cho đến điểm
cuối cùng mà đầu đọc có thể đọc/ghi được. Cả một chuỗi dữ liệu bao gồm các giá trị
1 và 0 (tính theo đơn vị lưu trữ bit) này chính là cách tổ chức đơn giản nhất hay nói
cho có tính khoa học là tổ chức dữ liệu cấp thấp của ổ cứng.
20
D.CÁC CHUẨN KẾT NỖI Ổ CỨNG HIỆN NAY
Chuẩn kết nối: IDE và SATA
Hiện nay ổ cứng gắn trong có 2 chuẩn kết nối thông

dụng là IDE và SATA. Khi muốn mua mới hoặc bổ
sung thêm một ổ cứng mới cho máy tính của mình, chúng ta cần phải biết được bo
mạch chủ (motherboard) hỗ trợ cho chuẩn kết nối nào. Các dòng bo mạch chủ được
sản xuất từ 2 năm trở lại đây sẽ có thể hỗ trợ cả hai chuẩn kết nối này, còn các bo
mạch chủ trở về trước thì sẽ chỉ hỗ trợ IDE. Bạn cần xem thêm thông tin hướng dẫn
kèm theo của bo mạch chủ mình đang sử dụng hoặc liên hệ nhà sản xuất để biết
chính xác được chuẩn kết nối mà nó hỗ trợ.
IDE (EIDE)
Parallel ATA (PATA) hay còn được gọi là EIDE (Enhanced intergrated drive
electronics) được biết đến như là 1 chuẩn kết nối ổ cứng thông dụng hơn 10 năm nay.
Tốc độ truyền tải dữ liệu tối đa là 100 MB/giây. Các bo mạch chủ mới nhất hiện nay
gần như đã bỏ hẳn chuẩn kết nối này, tuy nhiên, người dùng vẫn có thể mua loại card
PCI EIDE Controller nếu muốn sử dụng tiếp ổ cứng EIDE.
SATA (Serial ATA)
Nhanh chóng trở thành chuẩn kết nối mới trong công nghệ ổ cứng nhờ vào những
khả năng ưu việt hơn chuẩn IDE về tốc độ xử lý và truyền tải dữ liệu. SATA là kết
quả của việc làm giảm tiếng ồn, tăng các luồng không khí trong hệ thống do những
dây cáp SATA hẹp hơn 400% so với dây cáp IDE. Tốc độ truyền tải dữ liệu tối đa
lên đến 150 - 300 MB/giây. Đây là lý do vì sao bạn không nên sử dụng ổ cứng IDE
chung với ổ cứng SATA trên cùng một hệ thống. Ổ cứng IDE sẽ “kéo” tốc độ ổ cứng
SATA bằng với mình, khiến ổ cứng SATA không thể hoạt động đúng với “sức lực”
của mình. Ngày nay, SATA là chuẩn kết nối ổ cứng thông dụng nhất và cũng như ở
trên, ta có thể áp dụng card PCI SATA Controller nếu bo mạch chủ không hỗ trợ
chuẩn kết nối này.
21
Bạn có thể yên tâm là các phiên bản Windows 2000/XP/2003/Vista hay phần mềm sẽ
nhận dạng và tương thích tốt với cả ổ cứng IDE lẫn SATA. Tuy vậy, cách thức cài
đặt chúng vào hệ thống thì khác nhau. Do đó, bạn cần biết cách phân biệt giữa ổ
cứng IDE và SATA để có thể tự cài đặt vào hệ thống của mình khi cần thiết. Cách
thức đơn giản nhất để phân biệt là nhìn vào phía sau của ổ cứng, phần kết nối của nó.

Giao diện kết nối phía sau
của ổ cứng IDE và SATA.
Phân biệt 2 loại cáp truyền
tải dữ liệu của SATA và
EIDE (IDE).
Ổ cứng PATA (IDE) với 40-pin kết nối song song, phần thiết lập jumper (10-pin với
thiết lập master/slave/cable select) và phần nối kết nguồn điện 4-pin, độ rộng là 3,5-
inch. Có thể gắn 2 thiết bị IDE trên cùng 1 dây cáp, có nghĩa là 1 cáp IDE sẽ có 3 đầu
kết nối, 1 sẽ gắn kết vào bo mạch chủ và 2 đầu còn lại sẽ vào 2 thiết bị IDE.
Ổ cứng SATA có cùng kiểu dáng và kích cỡ, về độ dày có thể sẽ mỏng hơn ổ cứng
IDE do các hãng sản xuất ổ cứng ngày càng cải tiến về độ dày. Điểm khác biệt dễ
phân biệt là kiểu kết nối điện mà chúng yêu cầu để giao tiếp với bo mạch chủ, đầu
kết nối của ổ cứng SATA sẽ nhỏ hơn, nguồn đóng chốt, jumper 8-pin và không có
phần thiết lập Master/Slave/Cable Select, kết nối Serial ATA riêng biệt. Cáp SATA
chỉ có thể gắn kết 1 ổ cứng SATA.
Ngoài 2 chuẩn kết nối IDE (PATA) và SATA, các nhà
sản xuất ổ cứng còn có 2 chuẩn kết nối cho ổ cứng gắn
ngoài là USB, FireWire. Ưu điểm của 2 loại kết nối này
so với IDE và SATA là chúng có thể cắm “nóng” rồi sử
dụng ngay chứ không cần phải khởi động lại hệ thống.
USB (Universal Serial Bus)
Các loại kết nối của USB,
FireWire 400, FireWire 800.
22
USB 2.0 là chuẩn kết nối ngoại vi cho hầu hết các máy tính sử dụng hệ điều hành
Windows. Loại kết nối này có tốc độ truyền tải dữ liệu tối đa lên đến 480 MB/giây.
Tốc độ duy trì liên tục khoảng từ 10 - 30 MB/giây, tuỳ thuộc vào những nhân tố khác
nhau bao gồm loại thiết bị, dữ liệu được truyền tải và tốc độ hệ thống máy tính. Nếu
cổng USB của bạn thuộc phiên bản cũ hơn 1.0 hay 1.1 thì bạn vẫn có thể sử dụng ổ
cứng USB 2.0 nhưng tốc độ truyền tải sẽ chậm hơn.

FireWire
FireWire còn được gọi là IEEE 1394, là chuẩn kết nối xử lý cao cấp cho người dùng
máy tính cá nhân và thiết bị điện tử. Giao diện kết nối này sử dụng cấu trúc ngang
hàng và có 2 cấu hình:
FireWire 400 (IEEE 1394a) truyền tải môt khối lượng dữ liệu lớn giữa các máy tính
và những thiết bị ngoại vi với tốc độ 400 MB/giây. Thường dùng cho các loại ổ cứng
gắn ngoài, máy quay phim, chụp ảnh kỹ thuật số…
FireWire 800 (IEEE 1394b) cung cấp kết nối tốc độ cao (800 MB/giây) và băng
thông rộng cho việc truyền tải nhiều video số và không nén, các tập tin audio số chất
lượng cao. Nó cung ứng khả năng linh hoạt trong việc kết nối khoảng cách xa và các
tuỳ chọn cấu hình mà USB không đáp ứng được.
Những con số biết nói
Khi mua đĩa cứng thường chúng ta chỉ quan tâm đến dung lượng đĩa cứng, tốc độ
ATA, tốc độ quay (5400, 7200 RPM ) chứ chúng ta ít khi quan tâm đến những
thông số khác. Thực ra, đĩa cứng còn nhiều thông số “biết nói” khác giúp chúng ta dễ
dàng nhận định chất lượng của đĩa cứng
ĐẶC TRƯNG KỶ THUẬT TÁC DỤNG
23
9, 11MS AVERAGE SEEK TIME Truy xuất nhanh (càng nhỏ càng tốt)
AT/IDE INTERFACE Giao diện thông dụng nhất – Tiết kiệm
hơn
300,000 / 500,000 HOURS MTBF Tuổi thọ cao, bền
8.33MB/SEC DIRECT MEMORY
ACCESS
Hiệu suất đĩa và hệ thống được cải thiện
POWER MANAGEMENT FOR GREEN
PC
Tiêu thụ ít năng lượng
SELF DIAGNOSTICS Xác nhận chất lượng và độ tin cậy của ổ
đĩa

SHOCK & VIBRATION Đã kiểm tra hoạt động dưới những điều
kiện bất thường (như va đập hay rung
động)
HIGHER RPM MOTOR Tăng hiệu suất chung của ổ đĩa
DATA TRANSFER RATE Luồng lưu thông dữ liệu nhanh hơn
AUTO PARKING & LOAD Giảm thiểu nguy cơ làm hỏng đĩa cứng
AUTO REASSIGN DEFECTIVE
SECTOR
Tính toàn vẹn dữ liệu được nâng cao
BUFFER Tốc độ truyền dẫn dữ liệu được nâng
cao
VARIETY OF HIGH CAPACITY DRIVES Cần thiết cho nhiều đối tượng sử dụng
cũng như nhiều ứng dụng khác nhau
FORMATTED CAPACITY Ổ đĩa cung cấp thêm nhiều vùng lưu trữ
ENHANCED IDE COMPLIANT/FAST
ATA
Có khả năng tương thích hoàn toàn
24