Bài thu hoạch Phương pháp nghiên cứu khoa học trong Tin học

Bài thu hoạch: Phương pháp nghiên cứu khoa học trong Tin
học
1
MỤC LỤC
Phạm Tuấn Khiêm
Bài thu hoạch: Phương pháp nghiên cứu khoa học trong Tin
học
2
LỜI NÓI ĐẦU
Công nghệ Thông tin là một ngành Khoa học luôn phát triển một cách nhanh chóng,
nhất là về mặt công nghệ phát triển các sản phẩm phần cứng.
Bài thu hoạch này phân tích các nguyên tắc sáng tạo được vận dụng trong các linh kiện
máy tính điện tử dựa trên công nghệ chế tạo, đặc điểm, vai trò,… của các linh kiện đó.
Nội dung trình bày của bài thu hoạch gồm 2 phần:
- Phần 1: Trình bày văn bản của toàn bộ 40 nguyên tắc sáng tạo cơ bản
- Phần 2: Trình bày chi tiết về một số linh kiện phần cứng của máy tính. Sau mỗi
một linh kiện sẽ phân tích các nguyên tắc sáng tạo được áp dụng trong việc tạo
ra các linh kiện đó
Phần 1 trình bày nguyên văn của 40 nguyên tắc sáng tạo cơ bản trong Chương 4 của
cuốn “Phương pháp luận sáng tạo” , tác giả Phan Dũng.
Phần 2, các nội dung chi tiết của từng linh kiện máy tính được tham khảo ở nhiều
nguồn, sẽ được trích dẫn ở cuối bài thu hoạch. Các phân tích về nguyên tắc sáng tạo
sau mỗi linh kiện là do ý kiến nhận xét chủ quan của học viên.
Xin chân thành cảm ơn thầy Hoàng Kiếm, đã truyền đạt kiến thức và những suy nghĩ
mới lạ qua môn học “Phương pháp nghiên cứu khoa học trong tin học”. Nhờ đó mà em
đã hoàn thành được bài thu hoạch này.
Phạm Tuấn Khiêm
Bài thu hoạch: Phương pháp nghiên cứu khoa học trong Tin
học
3
PHẦN 1: NỘI DUNG CÁC NGUYÊN TẮC SÁNG TẠO CƠ BẢN

1. Nguyên tắc phân nhỏ
a) Chia đối tượng thành các phần độc lập
b) Làm đối tượng trở nên tháo lắp được
c) Tăng mức độ phân nhỏ đối tượng
2. Nguyên tắc “tách khỏi”
Tách phần gây “phiền phức” (tính chất “phiền phức”) hay ngược lại tách phần
duy nhất “cần thiết” (tính chất “cần thiết”) ra khỏi đối tượng
3. Nguyên tắc phẩm chất cục bộ
a) Chuyển đối tượng (hay môi trường bên ngoài, tác động bên ngoài) có cấu trúc
đồng nhất thành không đồng nhất
b) Các phần khác nhau của đối tượng phải có các chức năng khác nhau
c) Mỗi phần của đối tượng phải ở trong những điều kiện thích hợp nhất đối với
công việc
4. Nguyên tắc phản đối xứng
Chuyển đối tượng có hình dạng đối xứng thành không đối xứng (nói chung giảm
bậc đối xứng)
5. Nguyên tắc kết hợp
a) Kết hợp các đối tượng đồng nhất hoặc các đối tượng dùng cho các hoạt động kế
cận
b) Kết hợp về mặt thời gian các hoạt động đồng nhất hoặc kế cận
6. Nguyên tắc vạn năng
Đối tượng thực hiện một số chức năng khác nhau, do đó là không cần sự tham
gia của đối tượng khác.
7. Nguyên tắc “chứa trong”
a) Một đối tượng được đặt bên trong đối tượng khác và bản thân nó lại chứa đối
tượng thứ ba …
b) Một đối tượng chuyển động xuyên suốt bên trong đối tượng khác.
8. Nguyên tắc phản trọng lượng
Phạm Tuấn Khiêm
Bài thu hoạch: Phương pháp nghiên cứu khoa học trong Tin

học
4
a) Bù trù trọng lượng của đối tượng bằng cách gắn nó với đối tượng khác, có lực
nâng.
b) Bù trừ trọng lượng của đối tượng bằng tương tác với môi trường như sử dụng
các lực thủy động, khí động …
9. Nguyên tắc gây ứng suất sơ bộ
Gây ứng suất trước đối với đối tượng để chống lại ứng suất không cho phép
hoặc không mong muốn khi đối tượng làm việc (hoặc gây ứng suất trước để khi
làm việc sẽ dùng ứng suất ngược lại)
10. Nguyên tắc thực hiện sơ bộ
a) Thực hiện trước sự thay đổi cần có, hoàn toàn hoặc từng phần đối với đối tượng.
b) Cần sắp xếp đối tượng trước, sao cho chúng có thể hoạt động từ vị trí thuận lợi
nhất, không mất thời gian dịch chuyển
11. Nguyên tắc dự phòng
Bù đắp độ tin cậy không lớn của đối tượng bằng cách chuẩn bị các phuơng tiện
báo động, ứng cứu, an toàn.
12. Nguyên tắc đẳng thế
Thay đổi điều kiện làm việc để không phải nâng lên hay hạ xuống các đối tượng.
13. Nguyên tắc đảo ngược
a) Thay vì hành động như yêu cầu của bài toán, hành động ngược lại (ví dụ không
làm nóng mà làm lạnh đối tượng).
b) Làm phần chuyển động của đối tượng (hay mội trường bên ngoài) thành đứng
yên và ngược lại phần đứng yên thành chuyển động.
14. Nguyên tắc cầu (tròn) hóa
a) Chuyển những phần thẳng của đối tượng thành cong, mặt phẳng thành mặt cầu,
kết cấu hình hộp thành kết cấu hình cầu.
b) Sử dụng các con lăn, viên bi, vòng xoắn.
c) Chuyển sang chuyển động quay, sử dụng lực ly tâm.
15. Nguyên tắc linh động

a) Cần thay đổi các đặc trưng của đối tượng hay môi trường bên ngoài sao cho
chúng tối ưu trong từng giai đoạn làm việc.
b) Phân chia đối tượng thành từng phần, có khả năng dịch chuyển đối với nhau.
16. Nguyên tắc giải “thiếu” hoặc “thừa”
Phạm Tuấn Khiêm
Bài thu hoạch: Phương pháp nghiên cứu khoa học trong Tin
học
5
Nếu như khó nhận được 100% hiệu quả cần thiết, nên nhận ít hơn hoặc nhiều
hơn “một chút”. Lúc đó bài toán có thể trở nên đơn giản hơn và dễ giải hơn.
17. Nguyên tắc chuyển sang chiều khác
a) Những khó khăn do chuyển động (hay sắp xếp) đối tượng theo đường (một
chiều) sẽ được khắc phục nếu cho đối tượng có khả năng di chuyển trên mặt
phẳng (hai chiều), tương tự, những bài toán liên quan đến chuyển động (hay
sắp xếp) các đối tượng trên mặt phẳng sẽ đơn giản hóa khi chuyển sang không
gian (ba chiều).
b) Chuyển các đối tượng có kết cấu một tầng thành nhiều tầng
c) Đặt đối tượng nằm nghiêng
d) Sử dụng mặt sau của diện tích cho trước
e) Sử dụng các luồng ánh sáng tới diện tích bên cạnh hoặc tới mặt sau của diện
tích cho trước.
18. Nguyên tắc sử dụng các dao động cơ học
a) Làm đối tượng dao động
b) Nếu đã có dao động tăng tần số dao động (đến tần số siêu âm)
c) Sử dụng tần số cộng hưởng
d) Thay vì dùng các bộ rung cơ học, dùng các bộ rung áp điện
e) Sử dụng siêu âm kết hợp với trường điện từ.
19. Nguyên tắc tác động theo chu kỳ
a) Chuyển tác động liên tục thành tác động theo chu kỳ (xung)
b) Nếu đã có tác động theo chu kỳ, hãy thay đổi chu kỳ

c) Sử dụng các khoảng thời gian giữa các xung để thực hiện tác động khác
20. Nguyên tắc liên tục tác động có ích
a) Thực hiện công việc một cách liên tục (tất cả các phần của đối tượng cần luôn
luôn làm việc ở chế độ đủ tải).
b) Khắc phục vận hành không tải và trung gian
c) Chuyển chuyển động tịnh tiến qua lại thành chuyển động quay
21. Nguyên tắc “vượt nhanh”
a) Vượt qua những giai đoạn có hại hoặc nguy hiểm với vận tốc lớn
b) Vượt nhanh để có được hiệu ứng cần thiết.
22. Nguyên tắc biến hại thành lợi
a) Sử dụng những tác nhân có hại (ví dụ tác động có hại của môi trường) để thu
được hiệu ứng có lợi
Phạm Tuấn Khiêm
Bài thu hoạch: Phương pháp nghiên cứu khoa học trong Tin
học
6
b) Khắc phục tác nhân có hại bằng cách kết hợp nó với tác nhân có hại khác.
c) Tăng cường tác nhân có hại đến mức nó không còn có hại nữa.
23. Nguyên tắc quan hệ phản hồi
a) Thiết lập quan hệ phản hồi
b) Nếu đã có quan hệ phản hồi, hãy thay đổi nó
24. Nguyên tắc sử dụng trung gian
Sử dụng đối tượng trung gian, chuyển tiếp.
25. Nguyên tắc tự phục vụ
a) Đối tượng phải tự phục vụ bằng cách thực hiện các thao tác phụ trợ, sửa chữa.
b) Sử dụng phế liệu, chất thải, năng lượng dư.
26. Nguyên tắc sao chép (Copy)
a) Thay vì sử dụng cái không được phép, phức tạp, đắt tiền, không tiện lợi hoặc dễ
vỡ, sử dụng bản sao.
b) Thay thế đối tượng hay hệ các đối tượng bằng bản sao quang học (ảnh, hình vẽ)

với tỉ lệ cần thiết.
c) Nếu không thể sử dụng bản sao quang học ở vùng biểu kiến (vùng ánh sáng
nhìn thấy được bằng mắt thường), chuyển sang sử dụng các bản sao hồng ngoại
hoặc tử ngoại.
27. Nguyên tắc “rẻ” thay cho “đắt”
Thay đối tượng đắt tiền bằng bộ các đối tượng rẻ có chất lượng kém hơn (ví dụ
như về tuổi thọ)
28. Thay thế sơ đồ cơ học
a) Thay thế sơ đồ cơ học bằng điện, quang, nhiệt, âm hoặc mùi vị.
b) Sử dụng điện trường, từ trường và điện từ trường trong tương tác đối với đối
tượng.
c) Chuyển các trường đứng yên sang chuyển động, các trường cố định sang thay
đổi theo thời gian, các trường đồng nhất sang có cấu trúc nhất định.
d) Sử dụng các trường kết hợp với các hạt sắt từ.
29. Sử dụng các kết cấu khí và lỏng
Thay cho các phần của đối tượng ở thể rắn, sử dụng các chất khí và lỏng; nạp
khí, nạp chất lỏng, đệm không khí, thủy tĩnh, thủy phản lực.
30. Sử dụng vỏ dẻo và màng mỏng
Phạm Tuấn Khiêm
Bài thu hoạch: Phương pháp nghiên cứu khoa học trong Tin
học
7
a) Sử dụng các vỏ dẻo và màng mỏng thay cho các kết cấu khối.
b) Cách ly đối tượng với môi trường ngoài bên ngoài bằng các vỏ dẻo và màng
mỏng.
31. Sử dụng các vật liệu nhiều lỗ
a) Làm cho đối tượng có nhiều lỗ hoặc sử dụng thêm những chi tiết nhiều lỗ (miếng
đệm, tấm phủ …)
b) Nếu đối tượng đã có nhiều lỗ, sơ bộ tẩm nó bằng chất nào đó.
32. Nguyên tắc thay đổi màu sắc

a) Thay đổi màu sắc của đối tượng hay môi trường bên ngoài.
b) Thay đổi độ trong suốt của đối tượng hay môi trường bên ngoài.
c) Để có thể quan sát được những đối tượng hoặc những quá trình, sử dụng các
chất phụ gia màu, huỳnh quang.
d) Nếu các chất phụ gia đó đã được sử dụng, dùng các nguyên tử đánh dấu.
e) Sử dụng các hình vẽ, ký hiệu thích hợp.
33. Nguyên tắc đồng nhất
Những đối tượng, tương tác với các đối tượng cho trước, phải được làm từ cùng
một vật liệu (hoặc từ vật liệu gần về các tính chất) với các vật liệu chế tạo đối
tượng cho trước.
34. Nguyên tắc phân hủy hoặc tái sinh các phần
a) Phần đối tượng đã hoàn thành nhiệm vụ hoặc trở nên không cần thiết phải tự
phân hủy (hoà tan, bay hơi…) hoặc phải biến dạng.
b) Các phần mất mát của đối tượng phải được phục hồi trực tiếp trong quá trình
làm việc.
35. Thay đổi các thông số lý hóa của đối tượng
a) Thay đổi trạng thái của đối tượng
b) Thay đổi nồng độ hay độ đậm đặc
c) Thay đổi độ dẻo
d) Thay đổi nhiệt độ, thể tích.
36. Sử dụng chuyển pha
Sử dụng các hiện tượng, nảy sinh trong các quá trình chuyển pha như thay đổi
thể tích, tỏa hay hấp thu nhiệt lượng …
37. Sử dụng sự nở nhiệt
a) Sử dụng sự nở (hay co) nhiệt của các vật liệu
b) Nếu đã dùng sự nở nhiệt, sử dụng với vật liệu có các hệ số nở nhiệt khác nhau.
Phạm Tuấn Khiêm
Bài thu hoạch: Phương pháp nghiên cứu khoa học trong Tin
học
8

38. Sử dụng các chất oxy hóa mạnh
a) Thay không khí thường bằng không khí giàu Oxy.
b) Thay không khí giàu Oxy bằng chính Oxy.
c) Dùng các bức xạ ion hóa tác động lên không khí hoặc oxy.
d) Thay oxy giàu Ôzôn (hoặc ôxy bị ion hoá) bằng chính ôzôn.
39. Thay đổi độ trơ
a) Thay môi trường thông thường bằng môi trường trung hòa.
b) Đưa thêm vào đối tượng các phần, các chất, phụ gia trung hòa…
c) Thực hiện quá trình trong chân không.
40. Sử dụng các vật liệu hợp thành (composite)
Chuyển từ các vật liệu đồng nhất sang sử dụng các vật liệu hợp thành
(composite). Hay nói chung, sử dụng các loại vật liệu mới.
Phạm Tuấn Khiêm
Bài thu hoạch: Phương pháp nghiên cứu khoa học trong Tin
học
9
PHẦN 2: PHẦN CỨNG MÁY TÍNH & VIỆC ÁP DỤNG CÁC NGUYÊN TẮC SÁNG TẠO
1. Bộ nguồn & Các nguyên tắc sáng tạo
Bộ nguồn
a) Tổng quan
+ Nguồn máy tính (tiếng Anh: Power Supply Unit hay PSU) là một thiết bị cung
cấp điện năng cho bo mạch chủ, ổ cứng và các thiết bị khác , đáp ứng năng
lượng cho tất cả các thiết bị phần cứng của máy tính hoạt động.
+ Nguồn máy tính là loại nguồn phi tuyến, khác với nguồn tuyến tính ở chỗ:
• Nguồn tuyến tính (thường cấu tạo bằng biến áp với cuộn sơ cấp và cuộn thứ
cấp) cho điện áp đầu ra phụ thuộc vào điện áp đầu vào.
• Nguồn phi tuyến cho điện áp đầu ra ổn định ít phụ thuộc vào điện áp đầu
vào trong giới hạn nhất định cho phép.
b) Vai trò
+ Nguồn máy tính là một bộ phận rất quan trọng đối với một hệ thống máy tính,

tuy nhiên có nhiều người sử dụng lại ít quan tâm đến. Sự ổn định của một máy
tính ngoài các thiết bị chính (bo mạch chủ, bộ xử lý, bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên,
ổ cứng ) phụ thuộc hoàn toàn vào nguồn máy tính bởi nó cung cấp năng lượng
cho các thiết bị này hoạt động.
+ Một nguồn chất lượng kém, không cung cấp đủ công suất hoặc không ổn định
sẽ có thể gây lên sự mất ổn định của hệ thống máy tính (cung cấp điện áp quá
thấp cho các thiết bị, có nhiều nhiễu cao tần gây sai lệch các tín hiệu trong hệ
thống), hư hỏng hoặc làm giảm tuổi thọ các thiết bị (nếu cung cấp điện áp đầu
ra cao hơn điện áp định mức).
c) Nguyên lý hoạt động
+ Từ nguồn điện dân dụng (110Vac/220Vac xoay chiều với tần số 50/60Hz) vào
PSU qua các mạch lọc nhiễu loại bỏ các nhiễu cao tần, được nắn thành điện áp
một chiều. Từ điện áp một chiều này được chuyển trở thành điện áp xoay chiều
với tần số rất cao, qua một bộ biến áp hạ xuống thành điện áp xoay chiều tần số
cao ở mức điện áp thấp hơn, từ đây được nắn trở lại thành một chiều. Sở dĩ phải
có sự biến đổi xoay chiều thành một chiều rồi lại thành xoay chiều và trở lại một
chiều do đặc tính của các biến áp: Đối với tần số cao thì kích thước biến áp nhỏ
đi rất nhiều so với biến áp ở tần số điện dân dụng 50/60Hz.
+ Nguồn máy tính được lắp trong các máy tính cá nhân, máy chủ, máy tính xách
tay. Ở máy để bàn hoặc máy chủ, bạn có thể nhìn thấy PSU là một bộ phận có
rất nhiều đầu dây dẫn ra khỏi nó và được cắm vào bo mạch chủ, các ổ đĩa, thậm
Phạm Tuấn Khiêm
Bài thu hoạch: Phương pháp nghiên cứu khoa học trong Tin
học
10
chí cả các cạc đồ hoạ cao cấp. Ở máy tính xách tay PSU có dạng một hộp nhỏ có
hai đầu dây, một đầu nối với nguồn điện dân dụng, một đầu cắm vào máy tính
xách tay.
+ Nguồn máy tính cung cấp đồng thời nhiều loại điện áp: +12V, - 12V, +5V,
+3,3V với dòng điện định mức lớn.

d) Quy ước màu dây và cấp điện áp trong nguồn máy tính
Quy ước chung về các mức điện áp theo màu dây trong nguồn máy tính như
sau:
• Màu đen: Dây chung, Có mức điện áp quy định là 0V; Hay còn gọi là GND,
hoặc COM. Tất cả các mức điện áp khác đều so với dây này.
• Màu cam: Dây có mức điện áp: +3,3 V
• Màu đỏ: Dây có mức điện áp +5V.
• Màu vàng: Dây có mức điện áp +12V (thường quy ước đường +12V thứ nhất
đối với các nguồn chỉ có một đường +12V)
• Màu xanh dương: Dây có mức điện áp -12V.
• Màu xanh lá: Dây kích hoạt sự hoạt động của nguồn. Nếu nguồn ở trạng thái
không hoạt động, hoặc không được nối với máy tính, ta có thể kích hoạt
nguồn làm việc bằng cách nối dây kích hoạt (xanh lá) với dây 0V (Hay COM,
GND - màu đen). Đây là thủ thuật để kiểm tra sự hoạt động của nguồn trước
khi nguồn được lắp vào máy tính.
• Dây màu tím: Điện áp 5Vsb (5V standby): Dây này luôn luôn có điện ngay từ
khi đầu vào của nguồn được nối với nguồn điện dân dụng cho dù nguồn có
được kích hoạt hay không (Đây cũng là một cách thử nguồn hoạt động: Đo
điện áp giữa dây này với dây đen sẽ cho ra điện áp 5V trước khi kích hoạt
nguồn hoạt động). Dòng điện này được cung cấp cho việc khởi động máy
tính ban đầu, cung cấp cho con chuột, bàn phím hoặc các cổng USB. Việc
dùng đường 5Vsb cho bàn phím và con chuột tuỳ theo thiết kế của bo mạch
chủ - Có hãng hoặc model dùng điện 5Vsb, có hãng dùng 5V thường. Nếu
hãng hoặc model nào thiết kế dùng đường 5Vsb cho bàn phím, chuột và các
cổng USB thì có thể thực hiện khởi động máy tính từ bàn phím hoặc con
chuột máy tính.
• Một số dây khác: Khi mở rộng các đường cấp điện áp khác nhau, các nguồn
có thể sử dụng một số dây dẫn có màu hỗn hợp: Ví dụ các đường +12V2
(đường 12V độc lập thứ 2); +12V3 (đường 12V độc lập thứ 3)có thể sử dụng
viền màu khác nhau(tuỳ theo hãng sản xuất) như vàng viền trắng, vàng viền

đen.
Các nguyên tắc sáng tạo áp dụng trong bộ nguồn:
- Nguyên tắc chuyển sang chiều khác: Do máy tính sử dụng dòng điện 1 chiều,
mà nguồn điện cung cấp bên ngoài là dòng điện xoay chiều. Nên bộ nguồn
Phạm Tuấn Khiêm
Bài thu hoạch: Phương pháp nghiên cứu khoa học trong Tin
học
11
được chế tạo để giúp chuyển dòng điện xoay chiều thành dòng điện 1 chiều,
cung cấp cho máy tính hoạt động.
- Nguyên tắc sử dụng trung gian: Bộ nguồn dùng đối tượng trung gian là mạch
chỉnh lưu để biến dòng điện xoay chiều thành 1 chiều và ngược lại.
- Nguyên tắc thay đổi màu sắc: Trong bộ nguồn, màu dây được quy ước để nhận
biết các mức điện áp khác nhau. Chẳng hạn, màu đen ám chỉ mức điện áp quy
định là 0V; màu cam ám chỉ mức điện áp là +3,3V; màu vàng ám chỉ mức điện
áp là +12V; …
- Sử dụng chuyển pha: Bộ nguồn cung cấp các mức điện áp khác nhau cho các
linh kiện khác nhau. Từ nguồn điện dân dụng ban đầu với mức điện áp thông
thường 220V (hoặc một mức khác), qua bộ nguồn sẽ được chuyển thành các
mức khác nhau như 5V; +3,3V; +12V; … để dùng riêng cho từng linh kiện bên
trong.
- Nguyên tắc tự phục vụ: Bộ nguồn hoạt động lâu sẽ sinh ra nhiệt, vì thế bộ
nguồn được tích hợp quạt và các linh kiện tản nhiệt như tấm tản nhiệt giúp cho
bộ nguồn hoạt động ổn định hơn. Nguyên tắc tự phục vụ còn thể hiện ở chức
năng lọc nhiễu của bộ nguồn tại các vị trí lọc nhiễu được tích hợp trong bộ
nguồn.
2. Mainboard & Các nguyên tắc sáng tạo
Mainboard:
a) Chức năng của Mainboard
Là bản mạch chính liên kết tất cả các linh kiện và thiế t bị ngoại vi

thành một bộ máy vi tính thống nhất .
Điều khiển tốc độ và đường đi của luồng dữ liệu giữa các thiết bị trên .
Điều khiển điện áp cung cấp cho các linh kiện gắn chết hoặc cắm rời trên
Mainboard.
b) Nguyên lý hoạt động của Mainboard
Mainboard có 2 IC quan trọng là Chipset cầu bắc và Chipset cầu nam, chúng có
nhiệm vụ là cầu nối giữa các thành phần cắm vào. Mainboard như nối giữa CPU
với RAM, giữa RAM với các khe mở rộng PCI, v v
Giữa các thiết bị này thông thường có tốc độ truyền qua lại rất khác nhau còn
gọi là tốc độ Bus. Thí dụ trên một Mainboard Pentium 4, tốc độ dữ liệu ra vào
CPU là 533MHz nhưng tốc độ ra vào bộ nhớ RAM chỉ có 266MHz và tốc độ ra vào
Card Sound gắn trên khe PCI lại chỉ có 66MHz.
c) Các thành phần trên Mainboard
Chip cầu bắc và Chip cầu nam
Đế cắm CPU
Khe cắm bộ nhớ RAM
Phạm Tuấn Khiêm
Bài thu hoạch: Phương pháp nghiên cứu khoa học trong Tin
học
12
Khe cắm mở rộng
Bộ nhớ Cache
ROM BIOS
Các cổng giao tiếp
Các nguyên tắc sáng tạo áp dụng trong Mainboard:
- Nguyên tắc sử dụng trung gian: Sử dụng đối tượng trung gian là hệ thống
đường truyền (BUS) để giúp các linh kiện khác làm việc được với nhau, trao đổi
dữ liệu với nhau và “hiểu” các yêu cầu của nhau.
- Nguyên tắc kết hợp: Mainboard là thành phần liên kết các linh kiện khác lại
thành một khối thống nhất để thực hiện chung một công việc theo yêu cầu của

người sử dụng, trong đó mỗi linh kiện có một nhiệm vụ riêng của mình.
- Nguyên tắc phẩm chất cục bộ: Trên Mainboard có 2 thành phần chính là Chip
cầu bắc và Chip cầu nam, 2 thành phần này có các chức năng khác nhau: Chip
cầu bắc thì làm việc với CPU, RAM, AGP; Chip cầu nam thì làm việc với các thiết
bị ngoại vi.
- Nguyên tắc dự phòng: Trên Mainboard thường có từ 2 khe gắn RAM trở lên,
điều này có thể dự phòng cho trường hợp khe này bị rỉ sét thì còn khe khác để
cắm RAM; hoặc có thể nâng cấp máy bằng cách gắn thêm RAM.
- Sử dụng các vật liệu nhiều lỗ: Đế cắm trên Mainboard được thiết kế dưới dạng
nhiều lỗ (thay thế cho dạng chân cắm của các đời máy cũ hơn) nhằm tăng khả
năng tiếp xúc của CPU với Mainboard, từ đó giúp CPU làm việc hiệu quả hơn.
3. CPU & Các nguyên tắc sáng tạo
CPU:
a) Tổng quan
o CPU ( Central Processing Unit ): Là mạch tích hợp rất phức tạp, bao gồm rất
nhiều Transistor trên một chip.
o Là bộ phận chính quyết định tốc độ của máy tính.
o Là thành phần quan trọng nhất trong máy tính (được ví như bộ não của máy
tính), điều khiển mọi hoạt động của máy tính, tính toán và xử lý dữ liệu.
Phạm Tuấn Khiêm
Bài thu hoạch: Phương pháp nghiên cứu khoa học trong Tin
học
13
b) Các đặc tả của CPU
Tốc độ xung nhịp:
o CPU chạy nhanh hay chậm là do tốc độ xung nhịp quyết định, tốc độ xung
nhịp sử dụng đơn vị đo là triệu chu kỳ trong một giây (megahertz – MHz) hoặc
tỉ chu kỳ trong một giây (gigahertz – GHz)
o CPU có 2 loại tốc độ: tốc độ trong và tốc độ ngoài.
o Tốc độ trong của CPU chính là tốc độ của xung đồng hồ.

o Tốc độ ngoài của CPU chính là tốc độ hoạt động của Mainboard
o 1 MHz = 1000000 Hz
o 1 GHz = 1000000000 Hz
Bộ nhớ Cache:
o Cache L1, còn gọi là front-side cache, là bộ nhớ dùng để lưu trữ dữ liệu trước
khi được CPU xử lý.
o Cache L2, còn được gọi là back-side cache, là bộ nhớ lưu trữ dữ liệu đã được
CPU xử lý.
o CPU có thể được so sánh với nhau dựa trên dung lượng nhớ của L1 và L2.
o Cache L3 có trong các hệ thống máy hiện đại, là bộ đệm giữa RAM và Cache
L2.
o Chức năng của L3 là làm giảm độ trễ giữa Cache L2 và RAM, tăng tốc độ
truyền giữa CPU và RAM.
BUS hoạt động:
o Được chia làm 2 loại, đó là FSB (Front Side Bus) và BSB (Back Side Bus).
o FSB: là Bus tuyến trước của CPU khi kết nối với Chipset của mainboard.
o BSB: là Bus tuyến sau của CPU truyền từ cache L2, L3 đến CPU.
Tập lệnh:
o Được định nghĩa sẵn và lưu trữ ngay trong CPU, nhằm thực hiện những tác vụ
đã được thiết kế theo yêu cầu.
o Tập lệnh FPU: tính toán số thực dấu chấm động
Phạm Tuấn Khiêm
Bài thu hoạch: Phương pháp nghiên cứu khoa học trong Tin
học
14
o Tập lệnh MMX: hỗ trợ xử lý dữ liệu MultiMedia
o Tập lệnh SSE,SSE2,SSE3: hỗ trợ truy cập Internet
Công nghệ chế tạo:
o Công nghệ Double Pumped Bus: là công nghệ với một đường truyền mà trên
đó 2 tín hiệu có thể được truyền đi trong một chu kỳ, còn được gọi là Double

Data Rate
o Công nghệ Quad Pumped Bus: là công nghệ với một đường truyền mà tại đó
4 tín hiệu có thể được truyền đi trong một chu kỳ hay xung gốc được nhân 4,
còn được gọi là Quad Data Rate (QDR).
o VD: 1 CPU có FSB là 400MHz, nghĩa là CPU đó vẫn chỉ có đường truyền Bus
100MHz, nhưng trên đường truyền này có 4 tín hiệu được truyền đi trong 1
chu kỳ nên tương đương với 1 đường truyền 400MHz.
o Công nghệ HyperTransport: là Bus truyền dữ liệu tốc độ cao.
o Với công nghệ HyperTransport, CPU sẽ giao tiếp với bộ nhớ và chipset thông
qua HyperTransport bus với băng thông cực lớn và được mở cả 2 chiều không
cản trở lẫn nhau (full-duplex)
o Giúp hạn chế hiện tượng thắt cổ chai (bottle-neck), tạo điều kiện cho CPU tận
dụng không gian trống trong bộ nhớ hiệu quả hơn.
Các nguyên tắc sáng tạo áp dụng trong CPU:
- Nguyên tắc phân nhỏ: CPU được phân chia thành 3 khối chính là ALU, CU và
Register, mỗi khối đảm nhiệm các nhiệm vụ khác nhau.
- Nguyên tắc vạn năng: CPU điều khiển tất cả các hoạt động của máy tính thông
qua các tập lệnh được thiết kế sẵn bên trong nó.
- Nguyên tắc vượt nhanh: Các CPU thế hệ mới có tích hợp thêm bộ nhớ Cache có
chức năng giúp máy tính xử lý nhanh hơn, ghi nhớ lại các yêu cầu mà người sử
dụng đã thực hiện trước đó để sử dụng cho những lần yêu cầu lại của người
dùng.
- Nguyên tắc linh động: Với việc bộ vi xử lý có 2 nhân nếu như tình trạng máy
tính đang hoạt động ở mức thầp thì dữ liệu được xử lý tại một nhân đơn duy
nhất còn nhân còn lại trong trạng thái chờ nhằm tiết kiệm điện đồng thới tăng
tuổi thọ cho bộ vi xử lý. Nếu như máy tình ở trạng thái hoạt động cao thì cả hai
nhân đều tham gia vào quá trình xử lý tăng tốc độ xử lý cho máy tính.
Phạm Tuấn Khiêm
Bài thu hoạch: Phương pháp nghiên cứu khoa học trong Tin
học

15
- Nguyên tắc đảo ngược: Với việc chia lõi của bộ vi xử lý thành hai lõi đã đảo
ngược suy nghĩ trước kia khi cố gắng tăng lượng transitor trong bộ vi xử lý
nhằm tăng tốc độ xử lý. Nhờ đảo ngược lại hướng suy nghi mà lời giải đã được
đưa ra.
- Nguyên tắc dự phòng: Trong hai bộ vi xử lý thì một bộ vi xử lý luôn ở trạng thái
chờ chỉ được sử dụng khi hệ thống hoạt động nhiều nhằm tránh quá tải cho bộ
vi xử lý còn lại.
- Nguyên tắc thực hiện sơ bộ: Bộ vi xử lý hai nhân là tiền đề để phát triển bộ vi
xử lý bốn nhân và sáu nhân hiện nay. Sự thay đổi này làm thay đổi cả nền
công nghiệp sản xuất bộ vi xử lý. Với sự thành công của bộ vi xử lý hai nhân sẽ
là nền tảng để phát triển công nghệ bộ vi xử lý đa nhân sau này.
- Nguyên tắc “chứa trong”: Một bộ vi xử lý chứa trong nó hai lõi khác nhau có thể
hoạt động độc lập xử lý các tiến trình khác nhau hay cùng xử lý một tiến trình.
Đây cũng là đặc điểm nổi bật nhất của công nghệ bộ vi xử lý đa nhân, xử lý
song song các tiến trình hoặc đơn xử lý như vậy giúp tăng hiệu quả của bộ vi
xử lý.
- Nguyên tắc kết hợp: Kết hợp hai bộ vi xử lý thành một bô vi xử lý duy nhất, tiết
kiệm được không gian trên mainboard. Tăng khả năng xử lý dữ liệu và hiệu
xuất làm việc của bộ vi xử lý.
4. RAM & Các nguyên tắc sáng tạo
RAM:
Bộ nhớ là một tập hợp các mạch IC để lưu dữ liệu và các thông tin chương trình
theo chuỗi các số 0 và 1 trong mạch (ứng với 2 trạng thái tắt hoặc mở).
Phạm Tuấn Khiêm
Bài thu hoạch: Phương pháp nghiên cứu khoa học trong Tin
học
16
a) Các loại bộ nhớ RAM
SRAM:

 SRAM (Static Random Access Memory): là loại bộ nhớ truy xuất ngẫu nhiên
tĩnh vì dữ liệu lưu trong chip nhớ không cần được làm mới liên tục (làm
tươi).
 SRAM lưu dữ liệu đựa trên sự bật/tắt các transistor (đại diện cho số nhị
phân).
 Bị giới hạn về dung lượng do kích thước lớn, trên mỗi chip thường chứa
khoảng 256Kb.
 Được sử dụng làm Cache L1 và Cache L2 trong PC.
 Tốc độ truy xuất: rất nhanh.
DRAM:
 DRAM (Dynamic Random Access Memory ): là bộ nhớ truy xuất ngẫu nhiên
động được cải tiến từ SRAM.
 Dùng tụ điện để lưu trữ dữ liệu (tụ điện được nạp đầy biểu diễn là 1, tụ xả
biểu diễn là 0).
 Cần tín hiệu làm tươi liên tục để có thể lưu trữ dữ liệu.
 Có nhiều đơn vị nhớ được gọi là tế bào nhớ, có thể ghép lại với mật độ rất
cao à có thể giữ một lượng dữ liệu khổng lồ.
 Các máy PC hiện nay đều sử dụng DRAM.
 Các loại DRAM: SDRAM, DDR SDRAM, RIMM.
b) Các công nghệ truyền:
 Double Pumped Bus: là một đường truyền mà trên đó 2 tín hiệu có thể
được truyền đi trong 1 chu kỳ. Công nghệ này còn được gọi với tên Double
Data Rate.
 Bộ nhớ SDRAM sử dụng công nghệ Double Data Rate thì được gọi là bộ nhớ
DDR SDRAM. Một thanh nhớ có Bus truyền là 200MHz nghĩa là thanh nhớ
đó vẫn chỉ có đường truyền 100MHz nhưng trên đường truyền này có tới 2
tín hiệu được truyền đi trong 1 chu kỳ, vì vậy nó tương đương với 1 đường
truyền Bus 200MHz.
Phạm Tuấn Khiêm
Bài thu hoạch: Phương pháp nghiên cứu khoa học trong Tin

học
17
 Công nghệ DDR2: là công nghệ thiết kế chip giúp tăng gấp đôi lượng tín
hiệu ngay tại vùng đệm của bộ nhớ. Một thanh nhớ có Bus truyền là
400MHz nghĩa là thanh nhớ đó có đường truyền gốc là 100MHz, nhưng tại
vùng đệm I/O đường truyền này được nâng lên 200MHz (đối với DDR thì
đường truyền này vẫn là 100MHz), và khi được Double Data Rate trên Bus
dữ liệu thì đường truyền này sẽ tương đương với 1 đường 400MHz.
 Công nghệ DDR3: công nghệ này giúp tần số truyền sẽ được nhân 4 ở vùng
đệm I/O và khi được Double Data Rate trên Bus dữ liệu thì tần số truyền
trên đường này lại được nhân 2 thêm lần nữa, có nghĩa là trên Bus truyền
của bộ nhớ DDR3 có tới 8 tín hiệu được truyền đi trong 1 chu kỳ. Ví dụ
thanh nhớ DDR3 có Bus truyền 1600MHz thì có xung gốc là 200MHz.
 Dual Channel: là kỹ thuật truyền mới dùng trong việc trao đổi dữ liệu giữa
Chipset và RAM đồng thời trên cả 2 kênh à giúp băng thông dữ liệu giữa
chipset và RAM sẽ tăng gấp đôi so với khi truyền Single Channel (Chipset và
RAM chỉ có thể trao đổi dữ liệu trên 1 kênh).
Các nguyên tắc sáng tạo áp dụng trong RAM:
- Nguyên tắc phân nhỏ: RAM lưu trữ dữ liệu tạm thời tại các ô nhớ. Một thanh
RAM được cấu tạo từ một tập hợp nhiều ô nhớ. Số lượng ô nhớ nhiều hay ít tùy
thuộc vào dung lượng của từng thanh RAM.
- Nguyên tắc tác động theo chu kỳ: Đặc trưng tiêu biểu của RAM là có thể
truy cập vào những vị trí khác nhau trong bộ nhớ và hoàn tất trong khoảng
thời gian tương tự, ngược lại với một số kỹ thuật khác, đòi hỏi phải có một
khoảng thời gian trì hoãn nhất định.
- Nguyên tắc “vượt nhanh”: RAM hoạt động theo cơ chế “ngắt”, vì thế người
sử dụng có thể tắt ngay những chương trình đang bị “treo” để sử dụng tiếp các
chương trình khác.
- Nguyên tắc “chứa trong”: Tổ chức bộ nhớ của RAM là bao gồm nhiều ô nhớ,
bên trong mỗi ô nhớ lại chứa một số bit xác định.

5. Ổ đĩa cứng & Các nguyên tắc sáng tạo
Ổ đĩa cứng:
a) Tổng quan
Ổ cứng thường được gắn liền với máy tính để lưu trữ dữ liệu cho dù chúng
xuất hiện muộn hơn so với những chiếc máy tính đầu tiên.
Với sự phát triển nhanh chóng của công nghệ, ổ đĩa cứng ngày nay có kích
Phạm Tuấn Khiêm
Bài thu hoạch: Phương pháp nghiên cứu khoa học trong Tin
học
18
thước càng nhỏ đi đến các chuẩn thông dụng với dung lượng thì ngày càng
tăng lên. Những thiết kế đầu tiên ổ đĩa cứng chỉ dành cho các máy tính thì
ngày nay ổ đĩa cứng còn được sử dụng trong các thiết bị điện tử khác như
máy nghe nhạc kĩ thuật số, máy ảnh số, điện thoại di động thông minh
(SmartPhone), máy quay phim kĩ thuật số, thiết bị kỹ thuật số hỗ trợ cá
nhân
Không chỉ tuân theo các thiết kế ban đầu, ổ đĩa cứng đã có những bước tiến
công nghệ nhằm giúp lưu trữ và truy xuất dữ liệu nhanh hơn: ví dụ sự xuất
hiện của các ổ đĩa cứng lai giúp cho hệ điều hành hoạt động tối ưu hơn, giảm
thời gian khởi động của hệ thống, tiết kiệm năng lượng, sự thay đổi phương
thức ghi dữ liệu trên các đĩa từ làm cho dung lượng mỗi ổ đĩa cứng tăng lên
đáng kể.
b) Lịch sử phát triển
Năm 1955
Ổ cứng đầu tiên trên thế giới có là IBM 350 Disk File được chế tạo bởi
Reynold Johnson ra mắt năm 1955 cùng máy tính IBM 305. Ổ cứng này có tới
50 tấm đĩa kích thước 24" với tổng dung lượng là 5 triệu kí tự. Một đầu từ
được dùng để truy nhập tất cả các tấm đĩa khiến cho tốc độ truy nhập trung
bình khá thấp.
Năm 1961

Thiết bị lưu trữ dữ liệu IBM 1301 ra mắt năm 1961 bắt đầu sử dụng mỗi đầu
từ cho một mặt đĩa.
Ổ đĩa đầu tiên có bộ phận lưu trữ tháo lắp được là ổ IBM 1311. Ổ này sử
dụng đĩa IBM 1316 có dung lượng 2 triệu kí tự.
Năm 1973
IBM giới thiệu hệ thống đĩa 3340 "Winchester", ổ đĩa đầu tiên sử dụng kĩ
thuật lắp ráp đóng hộp (sealed head/disk assembly - HDA). Kĩ sư trưởng dự
án/chủ nhiệm dự án Kenneth Haughton đặt tên theo "súng trường
Winchester" 30-30 sau khi một thành viên trong nhóm gọi nó là "30-30" vì
các trục quay 30 MB của ổ đĩa cứng. Hầu hết các ổ đĩa hiện đại ngày nay đều
sử dụng công nghệ này, và cái tên "Winchester" trở nên phổ biến khi nói về ổ
đĩa cứng và dần biến mất trong thập niên 1990.
Trong một thời gian dài, ổ đĩa cứng có kích thước lớn và cồng kềnh, thích hợp
với một môi trường được bảo vệ của một trung tâm dữ liệu hoặc một văn
phòng lớn hơn là trong môi trường công nghiệp khắc nghiệt (vì sự mong
manh), hay văn phòng nhỏ hoặc nhà riêng (vì kích cỡ quá khổ và lượng điện
năng tiêu thụ). Trước thập niên 1980, hầu hết ổ đĩa cứng có các tấm đĩa cỡ
8" (20 cm) hoặc 14-inch (35 cm), cần một giá thiết bị cũng như diện tích sàn
đáng kể (tiêu biểu là các ổ đĩa cứng lớn có đĩa tháo lắp được, thường được
Phạm Tuấn Khiêm
Bài thu hoạch: Phương pháp nghiên cứu khoa học trong Tin
học
19
gọi là "máy giặt"), và trong nhiều trường hợp cần tới điện cao áp hoặc thậm
chí điện ba pha cho những mô tơ lớn chúng dùng. Vì lí do đó, các ổ đĩa cứng
không được dùng phổ biến trong máy vi tính đến tận năm 1980, khi Seagate
Technology cho ra đời ổ đĩa ST-506- ổ đĩa 5,25" đầu tiên có dung lượng 5 MB.
Có một thực tế là trong cấu hình xuất xưởng, máy IBM PC (IBM 5150) không
được trang bị ổ đĩa cứng.
Thập niên 1990

Đa số các ổ đĩa cứng cho máy vi tính đầu thập kỷ 1980 không bán trực tiếp
cho người dùng cuối bởi nhà sản xuất mà bởi các OEM như một phần của
thiết bị lớn hơn (như Corvus Disk System và Apple ProFile). Chiếc IBM PC/XT
được bán ra đã có một ổ đĩa cứng lắp trong nhưng xu hướng tự cài đặt nâng
cấp bắt đầu xuất hiện. Các công ty chế tạo ổ đĩa cứng bắt đầu tiếp thị với
người dùng cuối bên cạnh OEM và đến giữa thập niên 1990, ổ đĩa cứng bắt
đầu xuất hiện trong các cửa hàng bán lẻ.
Ổ đĩa lắp trong ngày càng được sử dụng nhiều trong PC trong khi các ổ đĩa
lắp ngoài tiếp tục phổ biến trên máy Macintosh của hãng Apple và các nền
tảng khác. Mỗi máy Mac sản xuất giữa giữa các năm 1986 và 1998 đều có
một cổng SCSI phía sau khiến cho việc lắp đặt thêm phần cứng mới trở nên
dễ dạng; tương tự như vậy, "toaster" (máy nướng bánh) Mac không có chỗ
cho ổ đĩa cứng (hay trong Mac Plus không có chỗ lắp ổ đĩa cứng), các đời
tiếp theo cũng vậy thế nên ổ SCSI lắp ngoài là có thể hiểu được. Các ổ đĩa
SCSI lắp ngoài cũng phổ biến trong các máy vi tính cổ như loạt Apple II và
Commodore 64, và cũng được sử dụng rộng rãi trong máy chủ cho đến tận
ngày nay. Sự xuất hiện vào cuối thập niên 1990 của các chuẩn giao tiếp ngoài
như USB và FireWire khiến cho ổ đĩa cứng lắp ngoài trở nên phổ biến hơn
trong người dùng thông thường đặc biệt đối với những ai cần di chuyển một
khối lượng lớn dữ liệu giữa hai địa điểm. Vì thế, phần lớn các ổ đĩa cứng sản
xuất ra đều có trở thành lõi của các vỏ lắp ngoài.
Ngày nay
Dung lượng ổ đĩa cứng tăng trưởng theo hàm mũ với thời gian. Đối với
những máy PC thế hệ đầu, ổ đĩa dung lượng 20 megabyteđược coi là lớn.
Cuối thập niên 1990 đã có những ổ đĩa cứng với dung lượng trên 1 gigabyte.
Vào thời điểm đầu năm 2005, ổ đĩa cứng có dung lượng khiêm tốn nhất cho
máy tính để bàn còn được sản xuất có dung lượng lên tới 40 gigabyte còn ổ
đĩa lắp trong có dung lượng lớn nhất lên tới một nửa terabyte (500 GB), và
những ổ đĩa lắp ngoài đạt xấp xỉ một terabyte. Cùng với lịch sử phát triển của
PC, các họ ổ đĩa cứng lớn là MFM, RLL, ESDI, SCSI, IDE và EIDE, và mới nhất

là SATA. Ổ đĩa MFM đòi hỏi mạch điều khiển phải tương thích với phần điện
trên ổ đĩa cứng hay nói cách khác là ổ đĩa và mạch điều khiền phải tương
thích. RLL (Run Length Limited) là một phương pháp mã hóa bit trên các tấm
Phạm Tuấn Khiêm
Bài thu hoạch: Phương pháp nghiên cứu khoa học trong Tin
học
20
đĩa giúp làm tăng mật độ bit. Phần lớn các ổ đĩa RLL cần phải tương thích với
bộ điều khiển nó làm việc với. ESDI là một giao diện được phát triển bởi
Maxtor làm tăng tốc trao đổi thông tin giữa PC và đĩa cứng. SCSI (tên cũ là
SASI dành cho Shugart (sic) Associates), viết tắt cho Small Computer System
Interface, là đối thủ cạnh tranh ban đầu của ESDI. Khi giá linh kiện điện tử
giảm (do nhu cầu tăng lên) các chi tiết điện tử trước kia đặt trên cạc điều
khiển đã được đặt lên trên chính ổ đĩa cứng. Cải tiến này được gọi là ổ đĩa
cứng tích hợp linh kiện điện tử (Integrated Drive Electronics hay IDE). Các
nhà sản xuất IDE mong muốn tốc độ của IDE tiếp cận tới tốc độ của SCSI.
Các ổ đĩa IDE chậm hơn do không có bộ nhớ đệm lớn như các ổ đĩa SCSI và
không có khả năng ghi trực tiếp lên RAM. Các công ty chế tạo IDE đã cố
gắng khắc phục khoảng cách tốc độ này bằng phương pháp đánh địa chỉ
logic khối (Logical Block Addressing - LBA). Các ổ đĩa này được gọi là EIDE.
Cùng lúc với sự ra đời của EIDE, các nhà sản xuất SCSI đã tiếp tục cải tiến
tốc độ SCSI. Những cải tiến đó đồng thời khiến cho giá thành của giao tiếp
SCSI cao thêm. Để có thể vừa nâng cao hiệu suất của EIDE vừa không làm
tăng chi phí cho các linh kiện điện tử không có cách nào khác là phải thay
giao diện kiểu "song song" bằng kiểu "nối tiếp", và kết quả là sự ra đời của
giao diện SATA. Tuy nhiên, hiệu suất làm việc của các ổ đĩa cứng SATA thế hệ
đầu và các ổ đĩa PATA không có sự khác biệt đáng kể.
c) Cấu tạo
Ổ đĩa cứng gồm các thành phần, bộ phận có thể liệt kê cơ bản và giải thích
sơ bộ như sau:

Cụm đĩa: Bao gồm toàn bộ các đĩa, trục quay và động cơ.
Đĩa từ.
Trục quay: truyền chuyển động của đĩa từ.
Động cơ: Được gắn đồng trục với trục quay và các đĩa.
Cụm đầu đọc:
Đầu đọc (head): Đầu đọc/ghi dữ liệu
Cần di chuyển đầu đọc (head arm hoặc actuator arm).
Cụm mạch điện
Mạch điều khiển: có nhiệm vụ điều khiển động cơ đồng trục, điều
khiển sự di chuyển của cần di chuyển đầu đọc để đảm bảo đến đúng
vị trí trên bề mặt đĩa.
Mạch xử lý dữ liệu: dùng để xử lý những dữ liệu đọc/ghi của ổ đĩa
cứng.
Bộ nhớ đệm (cache hoặc buffer): là nơi tạm lưu dữ liệu trong quá
trình đọc/ghi dữ liệu. Dữ liệu trên bộ nhớ đệm sẽ mất đi khi ổ đĩa
cứng ngừng được cấp điện.
Đầu cắm nguồn cung cấp điện cho ổ đĩa cứng.
Phạm Tuấn Khiêm
Bài thu hoạch: Phương pháp nghiên cứu khoa học trong Tin
học
21
Đầu kết nối giao tiếp với máy tính.
Các cầu đấu thiết đặt (tạm dịch từ jumper) thiết đặt chế độ làm việc
của ổ đĩa cứng: Lựa chọn chế độ làm việc của ổ đĩa cứng (SATA 150
hoặc SATA 300) hay thứ tự trên các kênh trên giao tiếp IDE (master
hay slave hoặc tự lựa chọn), lựa chọn các thông số làm việc khác
Vỏ đĩa cứng:
Vỏ ổ đĩa cứng gồm các phần: Phần đế chứa các linh kiện gắn trên nó,
phần nắp đậy lại để bảo vệ các linh kiện bên trong.
Vỏ ổ đĩa cứng có chức năng chính nhằm định vị các linh kiện và đảm

bảo độ kín khít để không cho phép bụi được lọt vào bên trong của ổ
đĩa cứng.
Ngoài ra, vỏ đĩa cứng còn có tác dụng chịu đựng sự va chạm (ở mức
độ thấp) để bảo vệ ổ đĩa cứng.
Do đầu từ chuyển động rất sát mặt đĩa nên nếu có bụi lọt vào trong ổ
đĩa cứng cũng có thể làm xước bề mặt, mất lớp từ và hư hỏng từng
phần (xuất hiện các khối hư hỏng (bad block)) Thành phần bên
trong của ổ đĩa cứng là không khí có độ sạch cao, để đảm bảo áp
suất cân bằng giữa môi trường bên trong và bên ngoài, trên vỏ bảo
vệ có các hệ lỗ thoáng đảm bảo cản bụi và cân bằng áp suất.
Đĩa từ
Đĩa từ (platter): Đĩa thường cấu tạo bằng nhôm hoặc thuỷ tinh, trên
bề mặt được phủ một lớp vật liệu từ tính là nơi chứa dữ liệu. Tuỳ theo
hãng sản xuất mà các đĩa này được sử dụng một hoặc cả hai mặt trên
và dưới. Số lượng đĩa có thể nhiều hơn một, phụ thuộc vào dung
lượng và công nghệ của mỗi hãng sản xuất khác nhau.
Mỗi đĩa từ có thể sử dụng hai mặt, đĩa cứng có thể có nhiều đĩa từ,
chúng gắn song song, quay đồng trục, cùng tốc độ với nhau khi hoạt
động.
Track
Trên một mặt làm việc của đĩa từ chia ra nhiều vòng tròn đồng tâm
thành các track.
Track có thể được hiểu đơn giản giống các rãnh ghi dữ liệu giống như
các đĩa nhựa (ghi âm nhạc trước đây) nhưng sự cách biệt của các
rãnh ghi này không có các gờ phân biệt và chúng là các vòng tròn
đồng tâm chứ không nối tiếp nhau thành dạng xoắn trôn ốc như đĩa
nhựa. Track trên ổ đĩa cứng không cố định từ khi sản xuất, chúng có
thể thay đổi vị trí khi định dạng cấp thấp ổ đĩa (low format ).
Phạm Tuấn Khiêm
Bài thu hoạch: Phương pháp nghiên cứu khoa học trong Tin

học
22
Khi một ổ đĩa cứng đã hoạt động quá nhiều năm liên tục, khi kết quả
kiểm tra bằng các phần mềm cho thấy xuất hiện nhiều khối hư hỏng
(bad block) thì có nghĩa là phần cơ của nó đã rơ rão và làm việc
không chính xác như khi mới sản xuất, lúc này thích hợp nhất là
format cấp thấp cho nó để tương thích hơn với chế độ làm việc của
phần cơ
Sector
Trên track chia thành những phần nhỏ bằng các đoạn hướng tâm
thành các sector. Các sector là phần nhỏ cuối cùng được chia ra để
chứa dữ liệu. Theo chuẩn thông thường thì một sector chứa dung
lượng 512 byte.
Số sector trên các track là khác nhau từ phần rìa đĩa vào đến vùng
tâm đĩa, các ổ đĩa cứng đều chia ra hơn 10 vùng mà trong mỗi vùng
có số sector/track bằng nhau.
Cylinder
Tập hợp các track cùng bán kính (cùng số hiệu trên) ở các mặt đĩa
khác nhau thành các cylinder. Nói một cách chính xác hơn thì: khi đầu
đọc/ghi đầu tiên làm việc tại một track nào thì tập hợp toàn bộ các
track trên các bề mặt đĩa còn lại mà các đầu đọc còn lại đang làm
việc tại đó gọi là cylinder (cách giải thích này chính xác hơn bởi có thể
xảy ra thường hợp các đầu đọc khác nhau có khoảng cách đến tâm
quay của đĩa khác nhau do quá trình chế tạo).
Trên một ổ đĩa cứng có nhiều cylinder bởi có nhiều track trên mỗi mặt
đĩa từ.
Trục quay
Trục quay là trục để gắn các đĩa từ lên nó, chúng được nối trực tiếp
với động cơ quay đĩa cứng. Trục quay có nhiệm vụ truyền chuyển
động quay từ động cơ đến các đĩa từ.

Trục quay thường chế tạo bằng các vật liệu nhẹ (như hợp kim nhôm)
và được chế tạo tuyệt đối chính xác để đảm bảo trọng tâm của chúng
không được sai lệch - bởi chỉ một sự sai lệch nhỏ có thể gây lên sự
rung lắc của toàn bộ đĩa cứng khi làm việc ở tốc độ cao, dẫn đến quá
trình đọc/ghi không chính xác.
Đầu đọc/ghi
Đầu đọc đơn giản được cấu tạo gồm lõi ferit (trước đây là lõi sắt) và
cuộn dây (giống như nam châm điện). Gần đây các công nghệ mới
hơn giúp cho ổ đĩa cứng hoạt động với mật độ xít chặt hơn như:
chuyển các hạt từ sắp xếp theo phương vuông góc với bề mặt đĩa nên
Phạm Tuấn Khiêm
Bài thu hoạch: Phương pháp nghiên cứu khoa học trong Tin
học
23
các đầu đọc được thiết kế nhỏ gọn và phát triển theo các ứng dụng
công nghệ mới.
Đầu đọc trong đĩa cứng có công dụng đọc dữ liệu dưới dạng từ hoá
trên bề mặt đĩa từ hoặc từ hoá lên các mặt đĩa khi ghi dữ liệu.
Số đầu đọc ghi luôn bằng số mặt hoạt động được của các đĩa cứng,
có nghĩa chúng nhỏ hơn hoặc bằng hai lần số đĩa (nhỏ hơn trong
trường hợp ví dụ hai đĩa nhưng chỉ sử dụng 3 mặt).
Cần di chuyển đầu đọc/ghi
Cần di chuyển đầu đọc/ghi là các thiết bị mà đầu đọc/ghi gắn vào nó.
Cần có nhiệm vụ di chuyển theo phương song song với các đĩa từ ở
một khoảng cách nhất định, dịch chuyển và định vị chính xác đầu đọc
tại các vị trí từ mép đĩa đến vùng phía trong của đĩa (phía trục quay).
Các cần di chuyển đầu đọc được di chuyển đồng thời với nhau do
chúng được gắn chung trên một trục quay (đồng trục), có nghĩa rằng
khi việc đọc/ghi dữ liệu trên bề mặt (trên và dưới nếu là loại hai mặt)
ở một vị trí nào thì chúng cũng hoạt động cùng vị trí tương ứng ở các

bề mặt đĩa còn lại.
Sự di chuyển cần có thể thực hiện theo hai phương thức:
Sử dụng động cơ bước để truyền chuyển động.
Sử dụng cuộn cảm để di chuyển cần bằng lực từ.
d) Các công nghệ sử dụng
S.M.A.R.T
S.M.A.R.T (Self-Monitoring, Analysis, and Reporting Technology) là công
nghệ tự động giám sát, chẩn đoán và báo cáo các hư hỏng có thể xuất
hiện của ổ đĩa cứng để thông qua BIOS, các phần mềm thông báo cho
người sử dụng biết trước sự hư hỏng để có các hành động chuẩn bị đối
phó (như sao chép dữ liệu dự phòng hoặc có các kế hoạch thay thế ổ đĩa
cứng mới).
Trong thời gian gần đây S.M.AR.T được coi là một tiêu chuẩn quan trọng
trong ổ đĩa cứng. S.M.A.R.T chỉ thực sự giám sát những sự thay đổi, ảnh
hưởng của phần cứng đến quá trình lỗi xảy ra của ổ đĩa cứng (mà theo
hãng Seagate thì sự hư hỏng trong đĩa cứng chiếm tới 60% xuất phát từ
các vấn đề liên quan đến cơ khí): Chúng có thể bao gồm những sự hư
hỏng theo thời gian của phần cứng: đầu đọc/ghi (mất kết nối, khoảng
cách làm việc với bề mặt đĩa thay đổi), động cơ (xuống cấp, rơ rão), bo
mạch của ổ đĩa (hư hỏng linh kiện hoặc làm việc sai).
Phạm Tuấn Khiêm
Bài thu hoạch: Phương pháp nghiên cứu khoa học trong Tin
học
24
S.M.A.R.T không nên được hiểu là từ "smart" bởi chúng không làm cải
thiện đến tốc độ làm việc và truyền dữ liệu của ổ đĩa cứng. Người sử dụng
có thể bật (enable) hoặc tắt (disable) chức năng này trong BIOS (tuy
nhiên không phải BIOS của hãng nào cũng hỗ trợ việc can thiệp này).
Ổ cứng lai
Ổ cứng lai (hybrid hard disk drive) là các ổ đĩa cứng thông thường được

gắn thêm các phần bộ nhớ flash trên bo mạch của ổ đĩa cứng. Cụm bộ
nhớ này hoạt động khác với cơ chế làm việc của bộ nhớ đệm (cache) của
ổ đĩa cứng: Dữ liệu chứa trên chúng không bị mất đi khi mất điện.
Trong quá trình làm việc của ổ cứng lai, vai trò của phần bộ nhớ flash như
sau:
+ Lưu trữ trung gian dữ liệu trước khi ghi vào đĩa cứng, chỉ khi máy
tính đã đưa các dữ liệu đến một mức nhất định (tuỳ từng loại ổ cứng
lai) thì ổ đĩa cứng mới tiến hành ghi dữ liệu vào các đĩa từ, điều này
giúp sự vận hành của ổ đĩa cứng tối hiệu quả và tiết kiệm điện năng
hơn nhờ việc không phải thường xuyên hoạt động.
+ Giúp tăng tốc độ giao tiếp với máy tính: Việc đọc dữ liệu từ bộ nhớ
flash nhanh hơn so với việc đọc dữ liệu tại các đĩa từ.
+ Giúp hệ điều hành khởi động nhanh hơn nhờ việc lưu các tập tin
khởi động của hệ thống lên vùng bộ nhớ flash.
+ Kết hợp với bộ nhớ đệm của ổ đĩa cứng tạo thành một hệ thống
hoạt động hiệu quả.
Những ổ cứng lai được sản xuất hiện nay thường sử dụng bộ nhớ flash với
dung lượng khiêm tốn ở 256 MB bởi chịu áp lực của vấn đề giá thành sản
xuất. Do sử dụng dung lượng nhỏ như vậy nên chưa cải thiện nhiều đến
việc giảm thời gian khởi động hệ điều hành, dẫn đến nhiều người sử dụng
chưa cảm thấy hài lòng với chúng. Tuy nhiên người sử dụng thường khó
nhận ra sự hiệu quả của chúng khi thực hiện các tác vụ thông thường
hoặc việc tiết kiệm năng lượng của chúng.
Hiện tại (2007) ổ cứng lai có giá thành khá đắt (khoảng 300 USD cho
dung lượng 32 GB) nên chúng mới được sử dụng trong một số loại máy
tính xách tay cao cấp. Trong tương lai, các ổ cứng lai có thể tích hợp đến
vài GB dung lượng bộ nhớ flash sẽ khiến sự so sánh giữa chúng với các ổ
cứng truyền thống sẽ trở lên khác biệt hơn.
e) Thông số và đặc tính
Dung lượng

Dung lượng ổ đĩa cứng (Disk capacity) là một thông số thường được
người sử dụng nghĩ đến đầu tiên, là cơ sở cho việc so sánh, đầu tư và
nâng cấp. Người sử dụng luôn mong muốn sở hữu các ổ đĩa cứng có dung
Phạm Tuấn Khiêm
Bài thu hoạch: Phương pháp nghiên cứu khoa học trong Tin
học
25
lượng lớn nhất có thể theo tầm chi phí của họ mà có thể không tính đến
các thông số khác.
Dung lượng ổ đĩa cứng được tính bằng: (số byte/sector) × (số
sector/track) × (số cylinder) × (số đầu đọc/ghi).
Dung lượng của ổ đĩa cứng tính theo các đơn vị dung lượng cơ bản thông
thường:byte,kB,MB,GB,TB.
Theo thói quen trong từng thời kỳ mà người ta có thể sử dụng đơn vị nào,
trong thời điểm năm 2007 người người ta thường sử dụng GB. Ngày nay
dung lượng ổ đĩa cứng đã đạt tầm đơn vị TB nên rất có thể trong tương
lai – theo thói quen, người ta sẽ tính theo TB.
Đa số các hãng sản xuất đều tính dung lượng theo cách có lợi (theo cách
tính 1 GB = 1000 MB mà thực ra phải là 1 GB = 1024 MB) nên dung
lượng mà hệ điều hành (hoặc các phần mềm kiểm tra) nhận ra của ổ đĩa
cứng thường thấp hơn so với dung lượng ghi trên nhãn đĩa (ví dụ ổ đĩa
cứng 40 GB thường chỉ đạt khoảng 37-38 GB).
Tốc độ quay của ổ đĩa cứng
Tốc độ quay của đĩa cứng thường được ký hiệu bằng rpm (viết tắt của từ
tiếng Anh: revolutions per minute) số vòng quay trong một phút.
Tốc độ quay càng cao thì ổ càng làm việc nhanh do chúng thực hiện
đọc/ghi nhanh hơn, thời gian tìm kiếm thấp.
Các tốc độ quay thông dụng thường là:
• 3.600 rpm: Tốc độ của các ổ đĩa cứng đĩa thế hệ trước.
• 4.200 rpm: Thường sử dụng với các máy tính xách tay mức giá trung

bình và thấp trong thời điểm 2007.
• 5.400 rpm: Thông dụng với các ổ đĩa cứng 3,5” sản xuất cách đây 2-
3 năm; với các ổ đĩa cứng 2,5” cho các máy tính xách tay hiện nay
đã chuyển sang tốc độ 5400 rpm để đáp ứng nhu cầu đọc/ghi dữ
liệu nhanh hơn.
• 7.200 rpm: Thông dụng với các ổ đĩa cứng sản xuất trong thời gian
hiện tại (2007)
• 10.000 rpm, 15.000 rpm: Thường sử dụng cho các ổ đĩa cứng trong
các máy tính cá nhân cao cấp, máy trạm và các máy chủ có sử dụng
giao tiếp SCSI
Phạm Tuấn Khiêm