Báo cáo thực tập phần cứng PC thiết bị lưu trữ dữ liệu

Báo cáo thực tập phần cứng PC

Thiết bị lu trữ dữ liệu

Lời nói đầu
Máy tính cá nhân hiện nay đợc dùng rộng rãi trong các công ty,
doanh nghiệp, cơ sở sản xuất, trờng học
Máy tính là hệ thống phức tạp với phần cứng gồm nhiều loại bản
mạch điện tử tinh vi và các phần mềm từ hệ điều hành , các trình ứng dụng,
trình kiểm tra trẩn đoán sự cố. Để máy tính hoạt động tốt, có hiệu quả cần
có sự đồng bộ giữa phần cứng và các phần mềm.
Phần cứng máy tính gồm các bộ phận chính: Bản mạch chính(main
board), bộ vi xử lý(CPU), màn hình(monitor), ổ đĩa cứng(HDD), ổ đĩa
mềm(FDD), ổ đĩa CD ROM và DVD, cạc màn hình và cạc sao(card video
and card sound) bộ nhớ ngoài(RAM), các thẻ mạch điện tử, các cổng nối
tiếp, cổng song song, USB, modem,Mạch điện tử trên các bản mạch này
là rất phức tạp. Tuy nhiên, chúng đợc chế tạo theo từng khối (Modul) dễ
tháo lắp, với điều kiện chúng phải đồng bộ với nhau.
Đa số ngời dùng máy tính e ngại khi tiếp xúc với phần cứng. Nhng
rhực tế chỉ cần có kiến thức cơ bản về máy tính: phần cứng, phần mềm, và
một số dụng cụ thông dụng bạn có thể lắp đặt, nâng cấp, và sửa chữa máy
tính.

Hà Thế Hng

1


Báo cáo thực tập phần cứng PC

Thiết bị lu trữ dữ liệu

Mục lục
Chơng I: Tổng quan về máy tính.
1. Hộp máy tính.......................................................................4
2. Các bộ phận cơ bản của máy tính........................................4
3. Các loại máy tính cá nhân....................................................5
4. Intel Pentium (1993).............................................................7
5. Bộ xử lý Pentium Pro (1995)................................................7
6. Bộ xử lý Pentium Pro (1997)................................................8
7. Celeron (1998)......................................................................8
Chơng II: Phân tích đặc tính kỹ thuật
các loại ổ đĩa.
I. ổ đĩa mềm.
1. Lịch sử phát triển..............................................................10
2. Cấu tạo...............................................................................10
3. Hoạt động...........................................................................11
a. Lu trữ từ tính và quang học.
b. Lu trữ thứ tự và truy cập ngẫu nhiên.
II) ổ đĩa cứng:
1. Sự phát triển.....................................................................16
2. Cấu tạo..............................................................................16
3. Hoạt động.........................................................................18
4. Cấu trúc logic...................................................................19
III) ổ đĩa CD ROM:
1. Cấu tạo..............................................................................29
2. Sự hoạt động của ổ CD ROM, CD-R.........................30
3. Tốc độ CD ROM..............................................................31
4. Công nghệ quay biến thiên.............................................31
5. Tốc độ truy cập................................................................32
6. Dung lợng CD ROM.....................................................32

7. DVD dung lợng cao.......................................................32
Hà Thế Hng

2


Báo cáo thực tập phần cứng PC

Thiết bị lu trữ dữ liệu

8. Sự hoạt động ổ DVD.......................................................33
9. Giao diện CD ROM, DVD.............................................34
10. Các thành phần ổ CD ROM..........................................35
11. Phát nhạc từ CD ROM...................................................36
Chơng III. Bảo trì thiết bị.
I) ổ đĩa mềm:
1) Bảo trì và thay thế ổ mềm.................................................37
a) Bảo trì.
b) Thay thế.
2) Một số lỗi thờng gặp........................................................38
II) ổ đĩa cứng:
1)Bảo trì và thay thế ổ mềm..................................................38
a)Bảo trì.
b)Thay thế.
2)Một số lỗi thờng gặp........................................................39
3)Phân hoạch đĩa cứng..........................................................39
4)Định dạng đĩa.....................................................................41
II) ổ cd rom:
1)Bảo trì và thay thế ổ CD ROM.........................................42
a)Bảo trì.

b)Thay thế.
2)Một số lỗi thờng gặp........................................................42

Hà Thế Hng

3


Báo cáo thực tập phần cứng PC

Thiết bị lu trữ dữ liệu

Chơng i

Tổng quan về máy tính
Hiện nay trên thị trờng có rất nhiều loại máy tính khác nhau, mỗi loại
có một kiểu dáng khác nhau và tốc độ khác nhau. ở đây tôi sẽ giới thiệu
khái quát về máy tính PC.
1. Hộp máy tính:
Hộp máy tính có hai chức năng:
Giữ các bộ phận bên trong của máy tính sạch, mát, an toàn, ngăn bức
xạ tần số vô tuyến.
Cả hai chức năng rất quan trọng. Hộp máy tính đợc thiết kế hợp lý để
bảo vệ cho bản mạch chính, tạo khoảng trống cần thiết cho ổ cứng, ổ mềm,
các card, cung cấp các cổng nhập xuất dễ tiếp cận đối với bàn
phím(Keyboard), chuột(Mouse), các thiết bị ngoại vi, màn hình và máy in.
Chú ý:
Sự bảo vệ điện từ ngày càng trở nên quan trọng khi các máy tính hiện
đại truyền dữ liệu với tốc độ ngày càng nhanh. Để đảm bảo an toàn, hộp
máy tính phải không rạn nứt, các cửa phải đợc che chắn để giữ sóng điện từ

bên trong hộp máy.
Có rất nhiều loại hộp máy tính: các loại hộp hiện có gồm loại
ngang(nhỏ), hoặc đứng(cao).
Hộp máy cỡ nhỏ là loại nằm ngang, kết cấu gọn nhng khó mở
rộng(Loại này thờng là cây AT).
Hộp máy cỡ lớn là loại thẳng đứng, cao. Nó có thể đặt đợc cả ổ đĩa
cứng, ổ CD ROM, ổ mềm,Nhng lại tiêu thụ điện nhiều hơn để hỗ trợ các
thiết bị này(Loại này thờng là cây ATX).
2. Các bộ phận cơ bản của máy tính:
- Hộp máy: Hộp chứa các bộ phận của máy tính, phần quan trọng
của hệ thống làm mát cho các bộ phận điện tử.
- Bản mạch chính: Là trái tim của máy tính, nơi chứa CPU, các chip
logic hỗ trợ và bộ nhớ hệ thống.
Hà Thế Hng

4


Báo cáo thực tập phần cứng PC

Thiết bị lu trữ dữ liệu

- CPU: Bộ não vi xử lý của máy tính.
- BIOS: Tập hợp cơ bản các hớng dẫn để máy tính sử dụng và điều
khiển quá trình nhập/xuất dữ liệu.
- Ram: Là bộ nhớ ngoài của máy tính, đợc sử dụng để giữ các chơng
trình và dữ liệu dới sự điều khiển của CPU.
- Cạc màn hình: Chuyển dữ liệu từ các bit 0 và 1 của máy tính thành
hình ảnh hiển thị trên màn hình.
- Bàn phím: Phơng tiện giao tiếp chủ yếu giữa ngời sử dụng và máy

tính.
- Màn hình: Thiết bị hiển thị video cung cấp các cửa sổ cho các thao
tác và kết quả hoạt động của máy tính.
- Bộ nguồn điện: Gồm có hai loại nguồn AT và ATX. Chúng cung
cấp điện áp thích hợp cho từng bọ phận trong máy tính.
- Bộ điều khiển ổ mềm và ổ cứng: Công cụ hàng đầu cho các thiết
bị lu trữ chính của máy tính.
- ổ đĩa mềm: Cơ chế đơn giản, có thể tháo, lu chơng trình và dữ
liệuvào đĩa mềm.
- ổ đĩa cứng: Hệ thống lu trữ dung lợng lớn tính bằng Gigabyte(Gb).
- Cổng nối tiếp: Phơng tiện giao tiếp cơ bản giữa máy tính và các
thiết bị bên ngoài nh: Máy scan, modem, máy in, máy photovà các thiết
bị ngoại vi khác.
- Cổng song song: Phơng tiện giao tiếp thờng dùng cho máy in.
- Modem bên trong và bên ngoài: Thiết bị phần cứng chuyển các
tín hiệu số của máy tính sang các tín hiệu bit và ngợc lại, đợc sử dụng để
truyền dữ liệu qua điện thoại.
- Máy in: Thiết bị xuất dới dạng bản in.
- Card âm thanh: Thiết bị tạo âm thanh và giọng cho máy tính.
- ổ CD ROM: Phơng tiện lữu trữ rời chủ yếu, đợc sử dụng để cài đặt
các phần mềm,
- ổ đọc ghi DVD: Đợc dùng để ghi các đĩa. DVD là dạng tiên tiến
có dung lợng dữ liệu lớn, có thể chứa cả bộ phim hoặc tập tin multimedia
lớn.
Hà Thế Hng

5


Báo cáo thực tập phần cứng PC

Thiết bị lu trữ dữ liệu

- Bộ điều khiển trò chơi: Giao diện phần cứng của cần điều khiển và
các thiết bị khác đợc sử dụng cho các trò chơi.
3. Các loại máy tính cá nhân.
*) Bộ xử lý Pentium
- Máy tính cá nhân IBM: Loại máy tính cổ điển này đã bắt đầu cho
cuộc cách mạng về máy tính cá nhân, sử dụng bộ xử lý 8088 chạy ở tốc độ
4.77Mhz, một cặp ổ mềm 360K 5.25 inch, bản mạch chính có các chip nhớ
64K và thẻ mạch video CGA.
- 216: Là loại 8086 chạy tốc độ 16 Mhz, bản mạch chính sử dụng bus
căn bản AT 16 bit (Còn gọi là ISA).
- 486DX4-100: Hệ thống máy tính 486 thuộc thế hệ cũ, loại này sử
dụng chip Intel DX4 mặc dù chạy chậm chạp nhng nhanh gấp 4 lần máy
tính thế hệ cũ. Máy tính này chạy tốc độ 100Mhz.
- 4DX2-66V: Loại này chạy tốc độ 66 Mhz. Chữ V sau cùng nghĩa
là loại bản mạch chính sử dụng bus VL, loại bus cục bộ. Kiểu thiết kế phổ
biến nhiều năm trớc khi có bus PCI.
- Pentium 100ES: Số 100 biểu thị cho tốc độ 100 Mhz, còn chữ ES
thể hiện kiểu máy này sử dụng cho Server tập tin tính năng cao, sử dụng bus
EISA. Nếu bạn đang sử dụng loại máy tính này thì việc nâng cấp nó sẽ bị
hạn chế.
- P5-200 với MMX: Bộ xử lý Pentium Intel 200 Mhz sử dụng công
nghệ MMX- một bộ mở rộng cho phép tăng cờng chức năng đồ hoạ và
truyền thông đa phơng tiện. Loại máy tính này có đờng dẫn 512 K bộ nhớ
truy cập nhanh SRAM, bộ nhớ SDRAM DIMM 32Mb và đồ hoạ gia tốc
3D, bus cục bộ PCI với bộ nhớ video SGRAM 2Mb.
- P6-200: Là nhãn hiệu công nghiệp không chính thức của Pentium
Pro thuộc Intel chạy với tốc độ hơn 200 Mhz. Pentium Pro đợc xuất hiện rất

ngắn và chủ yếu đợc sử dụng cho các máy chủ (server), ngay sau đó P6 nhờng chỗ cho Pentium II với tính năng cao hơn và bản thân Pentium Pro đợc
thay bằng Pentium III.
- PII-300: PII viết tắt của CPU Pentium II chạy với tốc độ 300 Mhz.
Nó kết hợp giữa các bus PCI và ISA để nối kết các yếu tố khác nhau. Các
máy tính Pentium II sau này dựa trên bản mạch chính tiêu chuẩn ATX với
thẻ mạch AGP và các cổng USB.
Hà Thế Hng

6


Báo cáo thực tập phần cứng PC

Thiết bị lu trữ dữ liệu

- PIII 800: Một trong những CPU nhanh nhất hiện nay, Pentium
III vận hành với tốc độ 800Mhz đến 1.7Mhz, đặc biệt là có RAM đến 512
Mb và ổ cứng tốc độ cao 20Gb đến 40 Gb. Loại này chạy rất nhanh sau
Pentium IV. Thiết bị tiêu chuẩn có thể gồm thẻ mạch AGP và các cổng
USB.
4. Intel Pentium (1993):
Chip Pentium của Intel là bộ vi xử lý mạnh hơn nhiều so với các máy
tính cỡ lớn thập niên trớc đó, với thanh ghi 32-bit và bus dữ liệu 64-bit. Ban
đầu đây là vi mạch 80586, Intel đã đổi tên trớc khi tung ra thị trờng để có
tên sản phẩm đợc dùng làm thơng hiệu. Ba triệu bộ chuyển mạch của
Pentium có thể thực hiện 100 triệu lệnh/giây trong phiên bản chậm nhất
60Mhz và khoảng 300 triệu lệnh/giây trong phiên bản 200Mhz.
Ưu điểm của Pentium:
Phần cải tiến quan trọng của Pentium so với các chip trớc đó là tốc
độ xử lý tăng nên rõ rệt. Các chơng trình đồ hoạ cũng sử dụng toán học ở

mức cao.
Việc tăng tốc độ lên đến 233 Mhz đã làm tăng sức mạnh của
Pentium. Bộ chip này truyền thông với bus qua giao diện rộng 64 bit,
Pentium là cặp chip 32 bit. Bộ cache nội 16 K tiêu chuẩn của Pentium có
thể xử lý các lệnh chơng trình và có thể làm bộ đệm dữ liệu ra vào vi mạch
này.
Bộ xử lý hoàn toàn tơng thích với các vi mạch PC Intel trớc đó. Nhng
một vấn đề với các chip Pentium là xu hớng tích tụ nhiệt của chúng. Hỗu
nh mọi hệ thống Pentium trớc đâu đều có bộ giải nhiệt kiểu cánh. Nhiều
kiểu thiết kế sau này có quạt mát nhỏ trên CPU. Intel đã giải quyết khá tốt
vấn đề nhiệt trong các biển sau này do dùng công nghệ hiệu quả cho phép
vi mạch chạy với điện áp 3.3 V hoặc 3.1 V thay vì 5 V.
5. Bộ xử lý Pentium Pro(1995):
Pentium Pro ra đời vào cuối năm 1995 trong các Server có tính năng
cao và các máy tính chuyên dùng. Năm 1996, CPU này trở thành bộ chip
đợc lựa chọn cho hầu hết các trình ứng dụng trạm làm việc. Loại vi mạch
thờng dùng cho các kiểu thiết kế server hỗ trợ nhiều chip. Pentium Pro có
thể làm việc trong các bộ 4 vi mạch cho các trình ứng dụng cao cấp. Chip
Pentium Pro bắt đầu ở khoảng tốc độ trung bình trong họ Pentium, từ 150

Hà Thế Hng

7


Báo cáo thực tập phần cứng PC

Thiết bị lu trữ dữ liệu

đến 200 Mhz. Pentium Pro sử dụng ổ cắm 8 thiết kế cho ổ cắm ZIP trên bản

mạch chính.
Hệ thống Pentium Pro có thể vận hành với phần mềm bất kỳ chuyên
dùng cho máy tính Pentium, nhng sẽ vận hành tốt nhất với hệ điều hành 32
bit, ví dụ: Windows 98, Windows 2000, Windows NT. Tuy nhiên, nếu bạn
không thích các hệ điều hành này bạn có thể chọn hệ điều hành Windows
95 trở lên. Nhng theo tôi bạn nên chọn hệ điều hành 32 bit nó sẽ có nhiều
tiện ích hơn hệ điều hành 16 bit.
6. Bộ xử lý Pentium II(1997):
Pentium II là một bớc tiến vợt bậc vào đầu năm 1997. Mục tiêu chính
là nhằm vào những ngời sử sụng máy tính gia đình và các doanh nghiệp.
Pentium II vẫn có các hạn chế về tốc độ, hiện nay đợc thay thế bằng
Celeorn rẻ tiền hơn và Pentium III, Pentium IV mạnh hơn.
Pentium II đợc xây dựng theo nền tảng của Pentium Pro cộng với sự
hỗ trợ của MMX. Thị trờng chính của P II là các chip vận hành ở tốc độ
233, 266, 300, 333, 400, 450 Mhz.
P II là bộ xử lý đầu tiên của Intel từ bỏ thiết kế đặt CPU phẳng trên
bản chính. Thay vào đó, Intel sử dụng hộp tiếp xúc một phía SEC (Single
Edge contact), thẻ con gắn vào rãnh trên bản mạch chính. Thoạt đầu là giao
diện rãnh một, giờ đây Intel gọi là bộ kết nối SC242, 242-chân trong ổ cắm
này. SEC đứng thẳng trên bản mạch chính này, kết hợp quạt và bộ giải
nhiệt. Sau này SEC đợc Intel gọi là SECC. Ngoài ra, các chip P II và PIII
đều sử dụng của bộ thiết kế này. SECC 2 cơ bản là cùng công nghệ khối nhng không có đĩa nhiệt mở rộng (bộ giải nhiệt rời). Thay voà đó bộ giải nhiệt
đợc gắn trực tiếp vào mặt sau bộ xử lý. Việc thay đổi thiết kế này làm giảm
nhiệt trở, cho phép giảm nhiệt tốt hơn so với bộ giải nhiệt rời.
Bộ phận thiết yếu của cấu trúc SC242 là DIB(bus độc lập kép) và hỗ
trợ hai bus độc lập (bus hệ thống và bus L2 phía sau). Cờu trúc DIB bạn có
thể coi là phiên bản trên cơ sở Pentium Pro ổ cắm 8. Bên cạnh ổ cắm và
thiết kế bus mới là hiệu suất đồ hoạ cải tiến với các hệ thống sử dụng công
nghệ AGP(Accelerated Graphic Port- cổng đồ hoạ gia tốc). AGP là giải
quyết vấn đề cung cấp đồ hoạ gia tốc cao và video động trong các trò chơi

hiện đại, multimedia và các trình ứng dụng cá nhân. So với các bộ xử lý trớc, Pentium II nhanh hơn rất nhiều nhng phải phù hợp với các thiết bị bên
ngoài nh bộ nhớ và các thiết bị đợc gắn vào bus kết nối của máy tính ở tốc
đọ 60 hoặc 66 Mhz bằng tốc độ sử dụng cho máy tính thế hệ 486.
Hà Thế Hng

8


Báo cáo thực tập phần cứng PC

Thiết bị lu trữ dữ liệu

7. Celeron (1998):
Bộ xử lý Celeron ra đời cung cấp hiệu suất tơng đơng Pentium II cho
hầu hết các trình ứng dụng kinh doanh, chi phí thấp hơn so với Pentium II.
Celeron chính là Pentium II với dung lợng L2 là 128 Kb so với 512 Kb của
Pentium II. Các bộ xử lý Celeron gồm bộ L132Kb tách thành các đoạn 16
Kb cho các lệnh và dữ liệu. Các bộ xử lý Celeron tốc độ khác nhau gồm:
333,400,433,466,500,533,900 Mhz và hiện tại bây giờ đã lên đến 1Gb
Các khe cắm của Celeron khác với CPU Pentium. Hộp PPGA(Plastic Pin
Grid Array) cắm vào PGA-370 và rãnh 1.
Các chip Celeron đầu tiên không có L2 và thờng chậm hơn so với
Pentium II. Tuy nhiên, các thiết kế Celeron sau đó đều có L2, nhanh hơn
khi sử dụng cho các trình ứng dụng Mutilmedia so với các chip Pentium II.
Kết hợp các chip hỗ trợ 810 của Intel vốn đợc thiết kế cho các trình ứng
dụng Multimedia. Celeron trở nên tuyệt vời, là sự lựa chọn chi phí thấp cho
hầu hết các trình ứng dụng sử dụng cho gia đình và văn phòng. Intel đa ra
loại Celeron mới, dựa vào chip Pentium III thay vì Pentium II. Mục đích
nhằm cung cấp khả năng xử lý thích hợp cho công việc nhiều ngời mong
muốn đối với máy tính với giá thành hạ. Bộ Celeron mới hỗ trợ bus 100

Mhz lắp trên bản mạch chính cao cấp, làm tăng hiệu xuất rõ rệt. Celeron
dựa trên Pentium III sử dụng công nghệ 0.18 micron của Inttel tăng khả
năng cạnh tranh về tính năng và giá cả.

Hà Thế Hng

9


Báo cáo thực tập phần cứng PC

Thiết bị lu trữ dữ liệu

Chơng II

phân tích đặc tính kỹ thuật
Các loại ổ đĩa.
I)ổ đĩa mềm:
1. Lịch sử phát triển:

Từ xa ổ mềm đóng vai trò quan trọng một phần của PC nhng qua
nhiều năm vai trò của chúng thay đổi rõ rệt. Các PC thời kỳ đầu sử dụng ổ
đĩa mềm tốc độ chậm dung lợng tơng đối thấp làm phơng tiện chính để lu
trữ. Các máy IBM có một ổ đĩa mềm cao 3-inch, dung lợng nhớ 160K trên
đĩa mềm 5.25 inch. Loại ổ này rất dễ bị h hỏng.
Ngày nay, chiều cao ổ đĩa mềm dới 1 inch, sử dụng đĩa 3.5 inch
trong hộp chất dẻo cứng, có đọ tin cậy cao, dung lợng nhớ đến 1.44 Mb.
Ngoài ra, hiện nay các công nghệ hiện đại cho phép nén dung lợng trên đĩa
có cùng kích cỡ 3.5 inch đến 100,120,250 Mb. Trên một số máy đời cũ, ổ
đĩa mềm 5.25 inch đợc dùng đế lu hệ điều hành, trình ứng dụng đơn giản, ví

dụ nh xử lý từ ngữ với một lợng nhỏ các tập tin dữ liệu. Vào thời kỳ này,
hầu hết tính năng ổ đĩa mềm đợc chuyển qua ổ cứng để lu hệ điều hành,
trình ứng dụng, và dữ liệu. Khi đó, ổ đĩa mềm có dung lợng cao nhng kích
cỡ nhỏ đợc dùng để tải thông tin và trình ứng dụng mới lên ổ cứng, đồng
thời chuyển dữ liệu từ máy này qua máy khác, đĩa mềm còn đợc dùng để lu
trình khởi động khi ổ cứng bị h hoặc dữ liệu bị tổn thất. Hiện nay, các ổ
CD-ROM bắt đầu đóng vai trò lớn cho PC vì lu trữ dữ liệu lớn với giá phải
chăng nên vai trò của ổ đĩa mềm là cung cấp khả năng tải các chơng mới
hoặc các chơng trình điều khiển thiết bị, và là phơng tiện khở động khẩn
cấp khi ổ cứng có sự cố.
2. Cấu tạo:

- DOS quy định đặt tên ổ đĩa mềm là A và B.
Hà Thế Hng

10


Báo cáo thực tập phần cứng PC

Thiết bị lu trữ dữ liệu

- Phần cơ khí:
+ Chốt ổ đĩa.
+ Giá đỡ bảo vệ kẹp thiết bị đĩa.
+ Tự động di chuyển đầu đọc
Đầu từ đọc ghi và thanh ngang đầu từ có nhiệm vụ định vị đầu từ
chính xác trên rãnh mong muốn để đọc hoặc ghi dữ liệu. Đầu từ đợc gắn
với với trục nâng nó chuyển động theo bán kính của đĩa, điều khiển thanh
ram và motor bớc thanh mang.

+ Đầu từ đọc ghi có hai đầu từ một ở mặt trên và hai ở mặt dới đợc
gắn vào đầu cần truy xuất.
+ Bộ phận trục quay có nhiệm vụ giữ đĩa ở tâm và quay ở tốc độ
300360 vòng/phút, bộ phận này đợc điều khiển bởi motor điện.
- Phần điện:
+ Mạch điều khiển động cơ, điều khiển tốc độ quay của motor.
+ Mạch điều khiển các chế độ đọc/ghi.
+ Mạch điều khiển dịch chuyển của đầu đọc.
+ Bộ phận cảm biến chỉ dấu: Có nhiệm vụ báo hiện sự hiện diện của
lỗ chỉ dấu trong ổ đĩa, các mạch kiểm soát sử dụng lỗ chỉ dấu này để báo
hiệu đâu là nơi bắt đầu ghi và tìm các sector đồng thời nó cũng đợc sử dụng
xác định vị trí kết thúc của một rãnh.
+ Bộ cảm biến chống ghi: Dùng để kiểm tra trạng thái của lỗi chống
ghi trên đĩa mềm.
3. Hoạt động của ổ đĩa mềm:
CPU đọc hoặc viết số liệu đĩa đợc quay bởi một motor điều khiển với
tốc độ là 360 vòng/phút với các loại đĩa khác đầu từ đọc ghi đợc gắn ở đầu
truy xuất chuyển động quay của một motor bớc chiều quay của đĩa sẽ
tiến hành chuyển động trực tuyến theo phơng bán kính của vật truy xuất
qua một cơ cấu bánh răng, ở đầu từ có một motor cảm ứng.
- Khi đọc sự biến đổi từ thông của vật từ lu trữ tin đợc biến thành
điện thế cảm ứng ở hai đầu cuộn dây tạo lên tín hiệu số liệu.
- Khi ghi cuộn dây sẽ phát ra từ trờng cho khe từ để từ hoá các cột sắt
từ trên mặt đĩa thành các trạng thái tơng ứng với các mức số liệu là 0 và 1
cần lu trữ.
Hà Thế Hng

11

Báo cáo thực tập phần cứng PC

Thiết bị lu trữ dữ liệu

Bảng lịch sử phát triển tiêu chuẩn ổ đĩa mềm.
Sự phát triển công nghệ đĩa mềm
Kiểu ổ đĩa mềm

Dung lợng

Loại máy tính

5.25 inch một mặt

160 K

IBM PC

5.25 inch một mặt nâng cấp DOS

180 K

IBM PC

5.25 inch hai mặt

360 K

PC, PC-XT

3.5 inch tiêu chuẩn

720 K

PC-AT

5.25 inch mật độ cao

1.2 Mb

PC-AT

3.5 inch mật độ cao

1.44 Mb

PC-AT,TX

3.5 inch kép

2.88 Mb

ít dùng(Đắt tiền)

a) Lu trữ từ tính và quang học:
Theo sự phát triển của PC, sự lu trữ dữ liệu đều dựa trên công nghệ từ
tính. Đầu đọc ghi điều khiển bằng diện tử có khả năng ghi các số 1 và 0
theo chiều dài vệt đĩa mềm hoặc đĩa cứng, chiều dài băng từ, , sự ghi từ
tính gồm các bớc sau:
a1. Bộ điều khiển hớng dẫn thiết bị lu thay đổi dòng điện cung cấp cho

thiết bị ghi điện tử.
b1. Đầu đọc ghi tạo ra các dòng tín hiệu điện + hoặc biểu thị các giá
trị 0 và 1 của thông tin kỹ thuật số.
c1. Thông tin đợc ghi lên bề mặt có tráng các hạt kim loại có khả năng
từ hoá.
d1. Bề mặt lu trữ chuyển động phía dới đầu ghi, theo chuyển động quay
(đĩa) hoặc chuyển động dọc (băng).
e1. Bộ điều khiển dành một phần của đĩa để ghi thông tin đặc biệt về
tập tin đợc ghi trên đĩa đó.
Ngời dùng có thể yêu cầu ổ đĩa chạy đến một phần xác định của đĩa
hoặc băng phía dới đầu đọc ghi. Khi từ trờng thay đổi đi qua dới đầu đọc
Hà Thế Hng

12


Báo cáo thực tập phần cứng PC

Thiết bị lu trữ dữ liệu

ghi sẽ tạo ra dòng điện biến thiên, tái tạo dòng điện đợc dùng để ghi dữ liệu
trên băng hoặc đĩa. Công nghệ từ tính đợc dùng trên các PC trong nhiều
năm. Khoảng các năm trớc, PC bắt đầu chuyển sang sử dụng công ngệ
đọc/ghi theo các nguyên lý quang học không sử dụng từ tính. Thiết bị
quang học chủ yếu trên PC là CD-ROM. Các đĩa này đợc sử dụng rộng rãi
để phân phối hệ điều hành và các trình ứng dụng, CD-ROM tiêu chuẩn có
dung lợng 660 Mb. Sự cải tiến CD-ROM đa đến DVD-ROM có thể lu đến
1.7 Gb trên đĩa có cùng kích cỡ nh CD.
ổ đĩa xuất hiện giữa những năm 1990 kết hợp công nghệ quang học
và từ tính. Các ổ này sử dụng kỹ thuật đọc/ghi từ tính nhng có hơn 700 vệt

ghi thay vì 80 vệt của đĩa mềm, sử dụng công nghệ quang học để định vị
đầu đọc/ghi trên từng vệt.
Hiện nay công nghệ lại phát triển hơn là đĩa quang từ tính (MO).
Loại thiết bị này sử dụng trùm laser hội tụ cao để chiếu sáng và cấp nhiệt
cho từng điểm nhỏ trên đĩa từ. Các điểm đợc cấp nhiệt biểu thị số 1, các
điểm không đợc cấp nhiệt sẽ là số 0 trong hệ nhị phân.
b. Lu trữ thứ tự và truy cập ngẫu nhiên:
Các đĩa mềm, ổ cứng, các đĩa tháo đợc, CD-ROM, DVD-ROM đều
là loại truy cập ngẫu nhiên, dễ dàng tìm kiếm đã ghi đồng thời dễ dàng ghi
dữ liệu mới lên phần còn trống trên đĩa. Cơ cấu đọc/ghi ổ đĩa có thể nhanh
chóng chuyển từ vị trí này sang vị trí khác trên đĩa. Tốc độ đọc/ghi đợc đo
theo tốc độ tìm kiếm và tốc độ truy cập. Tốc độ tìm kiếm là khoảng thời
gian trung bình tính theo ms, đầu đọc chuyển dến vị trí cần thiết trên đĩa.
Tốc độ truy cập là thời gian trung bình, cần thiết để chuyền dữ liệu. Các
băng từ trên máy tính là loại lu trữ theo thứ tự, có thể ghi vài vệt dữ liệu trên
băng chuyển động từ đầu này đến đầu khác. Băng từ tơng đối rẻ tiền, có
dung lợng lu trữ cao đến 2 Gb, nhng tốc độ chậm và khó sử dụng nếu cần
truy xuất thông tin một cách nhanh chóng và độ tin cậy của băng từ thấp
hơn các đĩa.
- Đĩa mềm:
Đĩa mềm đợc đặt trong hộp bảo vệ chế tạo nằg nhựa (Mylar) bề mặt
có lớp oxide sắt dễ bị từ hoá hoặc khử từ. Đĩa mềm rất dễ bị h hỏng do các
lực cơ học hoặc do nhiệt.
- Bảo quản đĩa mềm:
+ Không để đĩa mềm va đâp mạnh againstào đâu đó.
Hà Thế Hng

13

Báo cáo thực tập phần cứng PC

Thiết bị lu trữ dữ liệu

+ Không để nớc rơi vào đĩa mềm.
+ Không uốn cong đĩa mềm
+ Tránh để đĩa mềm ở nơi nóng, ở gần nơi có từ trờng mạnh nh:
Nam châm vĩnh cửu, mặt sau của loa
- Sự vận hành :
Khi chèn đĩa mềm vào ổ, đĩa định tâm trục quay và bắt đầu quay.
Đồng thời hai đầu đọc/ghi, một ở mặt trên (phía 0) và một ở mặt dới (phía
1) chuyển đến vị trí, ấn nhẹ lên đĩa. Các đầu này đợc chuẩn bị để đọc hoặc
viết lên các hạt từ tính trên đĩa. ổ đĩa dịch chuyển các đầu đọc/ghi theo các
lệnh từ thẻ mạch điều khiển. Bộ điều khiển ổ đĩa mềm nhận các lệnh đọc
hoặc ghi từ DOS. Bộ điều khiển ổ đĩa mềm không cần theo dõi nội dung
của đĩa, điều nay do DOS thực hiện. Không cần biết các phần của đĩa còn
trống và khả dụng cho dữ liệu mới điều này cũng do DOS thực hiện. Bộ
điều khiển ổ đĩa mềm chỉ thay đổi lệnh của DOS để xử lý tín hiệu điều
khiển động cơ bớc, chuyển đầu đọc/ghi từ vệt dữ liệu này sang vệt dữ liệu
khác đồng thời biết sector nào của đĩa mềm đang làm việc với đầu đọc/ghi.
Đối với các ổ 5.25 inch bộ điều khiển ổ đĩa mềm định vị các sector
với sự hỗ trợ của lỗ chỉ số trên đĩa. Khi đĩa mềm quay, hai lỗ chỉ số này
thẳng hàng với nhau qua mỗi vòng quay và mắt đọc trong ổ đĩa sẽ gởi tín
hiệu bộ điều khiển ổ đĩa mềm mỗi khi các lỗ này thẳng hàng. Bộ điều khiển
sẽ tính các dấu sector cho đến khi dấu sector mong muốn ở dới đầu đọc/ghi.
Bộ điều khiển đọc dữ liệu trong sector đó tách các bit thông tin ra khỏi bít
dữ liệu, đa dòng dữ liệu đến bộ vi xử lý thông qua bus.
Còn với ổ 3.5 inch cũng hoạt động theo nguyên lý nh 5.25 inch nhng
có cơ chế để biết vị trí trên vệt quay theo sự ăn khớp của một vạch trên trục
chính với vạch ở mặt trong đĩa mềm và rotor của động cơ chuyển động

khớp với vệt đó.
- Sector và vệt dữ liệu:
Bề mặt đĩa mềm đợc chia thành các vệt tròn và các sector để dễ dàng
tìm kiếm dữ liệu lu trên đĩa. Vệt ngoài cùng đợc ký hiệu là vệt 0, các vệt
tiếp theo cách nhau 1/50 inch tiến về phía tâm của đĩa, lần lợt đợc ký hiệu là
1,2,3 Ta tởng rằng thông tin sẽ đợc ghi đồng đều trên toàn bộ bề mặt đĩa
nhng hoàn toàn là sai. Đĩa 5.25 inch 360 K có 40 vệt xếp chặt theo dải rộng
gần 1 inch, các vệt gần chu vi có chiều dài lớn hơn các vệt gần tâm. Với 48
vệt/inch, đĩa 360 K đợc gọi là đĩa mật độ kép. Đĩa mềm 1.2 Mb có 80 vệt
Hà Thế Hng

14


Báo cáo thực tập phần cứng PC

Thiết bị lu trữ dữ liệu

xếp chặt theo dài, với mật độ 96 vệt/inch, cả đĩa 720 K và 1.44Mb 3.5 inch
đều có 80 vệt và là loại 96 vệt/inch.
Mỗi vệt có thể lu nhiều byte dữ liệu. Trên đĩa 360 K, mỗi vệt lu
4600 byte dữ liệu. Vệt này đợc chia thành 9 sector, mỗi sector chứa 512
byte dữ liệu. Đĩa mềm 1.44 Mb có 18 sector trên mỗi vệt.

Bảng cấu hình đĩa của các đĩa mềm tiêu chuẩn.
Kiểu

Kích cỡ

Dung lợng

Vệt/mặt

Sector/vệt

Mật độ kép

5..25 inch

Mật độ cao

360 K

40

9

2.0 trở lên

5..25 inch

1.2 Mb

80

15

3.0 trở lên

Mật độ kép

3.5 inch

720 K

80

9

3.2 trở lên

Mật độ cao

3.5 inch

1.44 Mb

80

18

3.3 trở lên

Mật độ rất cao

3.5 inch

2.88 Mb

80

36

5.0 trở lên

-

DOS tơng thích

Th mục và FAT:

Khi định dạng đĩa DOS tạo ra bảng gán tập tin (FAT) và th mục trên
vệt 0 để dữ liệu lu có thể định vị trên đĩa đó. Th mục chứa tên tập tin, kích
cỡ, ngày tháng FAT chứa thông tin về từng cluster. Cluster là nhóm có
kích cỡ thích hợp gồm có các sector đợc dùng để lu thông tin. Đĩa mềm có
1 hoặc2 sector/cluster (đĩa 1.2, 1.44 Mb có 1 sector; đĩa 360, 720, 2.88 Mb
có 2 sector), đĩa cứng có 4 sector/cluster. Toàn bộ việc đọc/ghi trên đĩa thực
hiện theo từng bớc chứa một sector. Nếu chỉ một nửa cluster chứa dữ liệu từ
tập tin, thì nửa còn lại đợc để trống. FAT lu thông tin về nội dung từng
cluster, FAT có danh sách tất cả các cluster. Số 0 trong FAT của cluster
trống cho biết cluster đó có thể đợc sử dụng, các phần h hỏng trên đĩa đợc
đánh dấu bằng cách khoá các cluster tơng ứng trong FAT.
- Bộ điều khiển đĩa mềm:
ổ mềm có động cơ và cơ cấu cần thiết để quay đĩa và dịch chuyển
đầu đọc/ghi bất kỳ trên đĩa, ngoài ra còn có các bộ cảm biến đóng của ổ đĩa
(ổ 5.25 inch) hoặc cảm biến sự hiện diện ổ đĩa (đĩa 3.5 inch) và bộ cảm biến
bảo vệ ghi. Bộ điều khiển ổ đĩa mềm là giao diện giữa bus máy tính và ổ đĩa
mềm. Bộ điều khiển này nhận các lệnh đọc/ghi từ bộ vi xử lý và dữ liệu từ
Hà Thế Hng

15


Báo cáo thực tập phần cứng PC

Thiết bị lu trữ dữ liệu

bus, sau đó gởi lệnh và dữ liệu đến ổ đĩa. Bộ điều khiển hớng dẫn ổ mềm
định vị khối dữ liệu, truy xuất dữ liệu đó và gởi đến bus.
Các máy tính cũ sử dụng bộ điều khiển ổ mềm và ổ cứng riêng rẽ.
Một số máy có thẻ mạch phối hợp chung cho các bộ điều khiển ổ mềm và ổ
cứng. Các máy tính hiện nay có ổ đĩa mềm và cặp nối kết EIDE hoặc HDD
(ổ đĩa cứng) trên bản mạch chính.
II) ổ đĩa cứng:
1. Sự phát triển của ổ đĩa cứng:
PC-XT là máy tính đầu tiên sử dụng ổ cứng vào năm 1982 với dung
lợng 10 Mb, tốc độ truy cập 80ms. Hai năm sau, dung lợng ổ cứng tăng gấp
đôi, thời gian truy cập còn một nửa. Đầu năm 1996, dung lợng của pentium
là 540 Mb với tốc độ truy cập 13 ms. Mùa thu năm 1998, có bớc nhảy vọt
về dung lợng nhớ và giá tiệp tục giảm. Máy tính có ổ cứng không dới 4 Gb,
có thể bổ sung thêm 6,9, hoặc 11 Gb. Hiện nay, hệ thống máy tính có dung
lợng nhớ tối thiểu 10-40 Gb thời gian truy cập chỉ khoảng 8 ms, tốc độ
7200 v/phút hoặc 4500 v/phút. Bảng dới đây sẽ đa ra các tỉ số để so sánh
dung lợng và tốc độ truy cập. Cột tỉ số dung lợng cho thấy ổ cứng 6.5 Gb
lớn hơn PC-TX đến 650 lần. Cột tỉ số truy cập cho thấy tốc độ truy cập gấp
10 lần máy tính cũ.
Bảng lịch sử phát triển dung lợng nhớ và tốc độ của ổ cứng.
Dung Lợng

Tốc độ

Tỉ số dung lợng

Tỉ số truy cập

1
2
11.5
32
54
250
400
650
1000
1700
2000
2800

10
5
3.5
1.875
16..25
1.5
1.5
1
0.95
1
0.95
1

truy cập

IBM PC-XT(1982)
IBM PC-AT(1984)
IBM PS/2(1987)
486 Cleron(1990)
Pentium (1995)
Pentium (1997)
Pentium II(1998)
Pentium II(1998)
Pentium III(2000)
Pentium III(2000)
Pentium III(2000)
Pentium III(2000)

10 Mb
20 Mb
115 Mb
320 Mb
540 Mb
2.5 Gb
4 Gb
6.5 Gb
10 Gb
17 Gb
20 Gb
28 Gb

80 ms

40 ms
28 ms
15 ms
13 ms
12 ms
12 ms
8 ms
7.6 ms
8 ms
7.6 ms
8 ms

2. Cấu tạo
Hà Thế Hng

16


Báo cáo thực tập phần cứng PC

Thiết bị lu trữ dữ liệu

Đĩa cứng thờng gồm một hoặc nhiều đĩa từ bằng kim loại hoặc nhựa
cứng đợc sắp xếp thành một chồng theo một trục đứng và đợc đặt trong một
hộp kín để tránh bụi. So với đĩa mềm dung lợng của nó lớn hơn nhiều và thờng từ 10Mb hàng trục Gb. Mỗi mặt đĩa có một đầu từ riêng, các đầu từ
này di chuyển cùng nhau dọc theo bán kính của đĩa.
- Cylinder (Từ trụ): Là một một nhóm các rãnh có cùng đờng kính
trên các mặt đĩa.
- Track (Rãnh): Là một vòng tròn đồng tâm mà dữ liệu đợc ghi trên
đĩa cứng thì số rãnh bằng số cylinder. Có một cylinder đặc biệt hay còn gọi

là rãnh đặc biệt để đa đầu đọc về đó trớc khi tắt máy hay gọi là bãi đáp.
- Cluster: Bao gồm nhiều sector, nó chính là đơn vị bội số của sector
tuỳ theo cấu trúc dung lợng nhớ của các đĩa cứng khác nhau mà quy định
lên số cluster.
- Sector: Mỗi track hay cylinder đợc chia nhỏ thành nhiều phần và
mỗi sector có độ dài là 512 byte.
- Hệ số đan xen: Là vị trí của hai sector liên tiếp khi ghi cùng một dữ
iệu. Điều này nhằm làm khớp tốc độ quay của đĩa từ với tốc độ đĩa và đầu
từ có thể xử lý dữ liệu khi dữ liệu đi qua đầu từ.
- Motor trục quay: Tơng tự nh ổ đĩa mềm nhng motor này có tốc độ
rất lớn từ 3600 7500 vòng/phút, tốc độ quay của motor ổn định nhờ bộ
cảm biến cung cấp thờng xuyên tín hiệu hồi tiếp cho mạch điều khiển
motor.
- Điều khiển chuyển động của đầu từ: Chuyển động đầu từ của đĩa
cứng hoạt động theo nguyên tắc đồng hồ đo điện dạng kim. Động cơ gồm
một cuộn dây gắn với lò xo dữ vị trí và cuộn dây nằm trong từ trờng của
nam châm vĩnh cửu. Khi dòng điện chạy qua động cơ sẽ quay đi một góc
nhất định phụ thuộc vào chiều và cờng độ dòng điện.
- Tốc độ truyền dữ liệu: Là đặc trng quan trọng phụ thuộc vào nhiều
yếu tó cấu trúc hệ thống nh loại CPU và tốc độ CPU. Mạch điều khiển
logic, cấu trúc giao tiếp và bản thân ổ cứng.
+ Với giao diện IDE có thể truyền tốc độ 4Mb/1s trên bus dữ liệu 8
bit.
+ Với giao diện SCSI và EIDE có thể truyền 10Mb/1s 15Mb/1s.
Loại này có sợi dây cáp nhiều hơn so với số sợi dây cáp của quantum.
Khả năng xảy ra sự cố:
Hà Thế Hng

17

Báo cáo thực tập phần cứng PC

Thiết bị lu trữ dữ liệu

- Đĩa cứng tơng tự nh đĩa mềm, nhng công nghệ đĩa cứng phát triển
rất nhanh. Đĩa cứng quay nhanh hơn, mật độ dữ liệu cao hơn do đó tốc độ
truy cập dữ liệu nhanh. Cũng nh các loại thiết bị điện tử khác, từ máy tính
cầm tay trở đi mỗi thế hệ đĩa cứng đều nhỏ hơn, nhanh hơn và dung lợng
nhớ lớn hơn. Các máy tính xách tay có ổ cứng chỉ cao khoảng nửa inch, nhng dung lợng nhớ đến vài Gb.
- Các bộ phận cơ học trong ổ đĩa cứng là nơi dễ bị h hỏng nhất, nhng
cũng đợc cải tiến liên tục. Các cơ cấu trợ động chính xác và tin cậy đang
thay thế cho các động cơ bớc trong ổ cứng dung lợng cao.
+ Cơ cấu động cơ bớc dịch chuyển đầu đọc/ghi theo từng đoạn xác
định trên bề mặt đĩa, bảo đảm định vị chính xác khi ổ còn mới nhng trong
quá trình sử dụng có thể bị mòn dần, do đó các ổ đĩa sẽ không thẳng hàng.
+ Cơ cấu trợ động theo kiểu cuộn dây định vị đầu đọc/ghi rất chính
xác không bị mòn trong quá trình sử dụng, do đó độ tin cậy cao hơn đồng
thời tiêu thụ ít năng lợng hơn.
3. Hoạt động:
Có nhiều kiểu thiết kế ổ đĩa cứng, nhng tất cả đều có kiểu cùng cấu
trúc. Động cơ nhỏ làm quay các đĩa (thờng bằng nhôm) theo tốc độ chính
xác. Các đĩa đợc tránh lớp oxide Mg, Cr, Fe, hoặc các hạt kim loại khác có
khả năng từ hoá. Trên và dới mỗi đĩa, đầu đọc/ghi trợt trên đệm không khí
sát với bề mặt đĩa. Đầu này từ hoá các hạt trên đĩa sử dụng sự thay đổi cực
tính để mã hoá dữ liệu. ổ đĩa hiện nay có hai đĩa, thờng có bốn đầu đọc/ghi
và bốn bề mặt dữ liệu. Cùng với dữ liệu còn có chỉ số ghi trên đĩa xác định
vị trí lu trữ dữ liệu đợc gọi là sự trợ động lồng ghép.

h1. Bộ phận đầu đọc ghi.

- Bảo quản đĩa cứng:
Do đây là thiết bị cơ học chính xác và rất dễ bị h hỏng, làm rơi đĩa
cứng có thể gây h hại cho đầu đọc/ghi. Dù đầu đọc/ghi không bị h thì dữ
liệu vẫn có thể bị tổn thất.
- Phía dới nắp ổ đĩa cứng:
Hà Thế Hng

18


Báo cáo thực tập phần cứng PC

Thiết bị lu trữ dữ liệu

Các ổ cứng hiện nay thờng có nhiều đĩa, các đĩa này đợc xếp chồng
lên nhau và có đủ chỗ giữa các đĩa cho đầu đọc/ghi. Thành phần chính của
đầu đọc/ghi tiêu chuẩn là nam châm. Nam châm này có thể một hoặc nhiều
vòng dây đồng quấn quanh lõi Ferrite lõi có khe nhỏ hớng về mặt đĩa.
Khi dòng điện đi qua cuộn dây, mặt đĩa phía dới khe sẽ bị từ hoá. Để đọc
thông tin trên đĩa, mạch điện tử cảm biến dòng điện xuất hiện khi đi qua
các phần từ hoá của đĩa khi đĩa quay phía dới khe. Mạch điện tử cảm biến
sự thay đổi từ tính để giải mã theo các số 1 và 0. Tiếp theo là tách các xung
dữ liệu khỏi các xung đồng hồ, tín hiệu đồng hồ là chuỗi các xung cách đều
đợc dùng để quy chiếu thời chuẩn cho các tín hiệu khác, kể cả điều khiển
và định dạng đĩa cứng. Bộ điều khiển đĩa kiểm tra địa chỉ sector, và nếu trờng hợp với địa chỉ máy tính đang tìm kiếm, quá trình sử lý sẽ tiếp tục nếu
không dữ liệu sẽ bị bỏ qua. Nếu sector là đúng các giao diện sẽ thực hiện sự
kiểm tra lỗi. Hệ thống tính toán giá trị kiểm tra lỗi và so sánh giá trị đợc ghi
với giá trị ban đầu, nếu phát hiện lỗi bộ điều khiển sẽ thử lại. Nếu dữ liệu là
tốt, dòng các bit dữ liệu đợc chuyển từ dạng nối tiếp bit này tiếp sau bit
kia thành dạng song song để chuyển đến bus máy tính. Trên các ổ đĩa

IDE, IEIDE và SCSI sự chuyển đổi này đợc thực hiện bằng mạch điện tử
tích hợp trong ổ đĩa đợc gọi là bộ tách dữ liệu, trên các ổ đĩa khác dữ liệu
chuyển từ ổ đĩa đến bộ điều khiển ở dạng nối tiếp và đợc chuyển đổi ở bộ
điều khiển đó. Hiện nay, có nhiều kiểu ổ đĩa và bộ điều khiển với các xác
lập Jumper khác nhau vì vậy cần có sổ tay hớng dẫn từ nhà sản xuất ổ cứng.
4. Cấu trúc Logic:
Nói chung, đĩa cứng đợc chia thành các sector và các cylinder. Dữ
liệu trên ổ cứng đợc lu theo các vòng đồng tâm (track). Trên mỗi track, dữ
liệu đợc chia nhỏ theo các đơn vị sector, mỗi sector có thể chứa 512 byte
hoặc 1024 byte. Cylinder đợc định nghĩa là các track nh nhau trên từng đĩa
cứng. Mỗi bit dữ liệu định vị trong một sector, trên track xác định (vòng
tròn đồng tâm) ở mặt trên hoặc ở dới đĩa. Track ngoài cùng trên từng đĩa là
cylinder 0, track kế tiếp là cylinder 1,
Có hai phơng pháp thông dụng đợc dùng để bao gói thông tin điều
biến tần số cải tiến (MFM) và mã hoá giới hạn chiều dài (RLL). Các ổ đĩa
mềm tiêu chuẩn đều sử dụng MFM, còn các ổ đĩa cứng có thể sử dụng RLL
hoặc MFM. Kỹ thuật mã hoá MFM sử dụng 17 sector/track, mã hoá RLL
sử dụng 26 sector/track do đó có mật độ lu dữ liệu lớn. Khi mới xuất hiện,
RLL đòi hỏi bề mặt chất lợng cao ngày nay có thể đáp ứng với mọi ổ đĩa và
mọi kỹ thuật mã hoá. Sơ đồ mã hoá dữ liệu đợc thiết lập trong phần cứng bộ
Hà Thế Hng

19


Báo cáo thực tập phần cứng PC

Thiết bị lu trữ dữ liệu

điều khiển thay vì trên đĩa cứng. Bộ điều khiển MFM và ổ cứng RLL tạo ra

sự mã hoá dữ liệu MFM trên bề mặt ghi riêng. Quan trọng nhất là phải biết
dung lợng của ổ đĩa và kiểu giao diện tơng ứng bao gồm IDE, EIDE, SCSI,

Đối với hệ điều hành dữ liệu đợc ghi qua các sector, các đĩa và các
cylinder theo dòng thông tin liên tục
Cylinder 0

Track 0

Cylinder 1

Track 4

Cylinder 2

Track 8

h2. Sơ đồ ghi trên đĩa cứng sử dụng DOS trong Windows 98
DOS coi dữ liệu là dòng liên tục. Các vết 0 và 1 ở phía ngoài, vệt 0 ở
mặt trên và vệt 1 ở mặt dới. Các vệt 2 và 3 cũng ở phía ngoài nhng trên đĩa
thứ 2 của ổ cứng, điều này do các đầu đọc/ghi dịch chuyển chung với nhau.
Việc dịch chuyển đầu 0 để đọc vệt 0 làm cho các đầu khác đến đúng vị trí
để đọc các vệt ngoài cùng trên các đĩa (Hình trên).
Đối với DOS đĩa là chuỗi các cluster liên tục. Dữ liệu đợc đọc và ghi
lần lợt qua từng secter, hệ điều hành xác định không gian theo cluster.
Dung lợng ổ đĩa cứng càng lớn thì kích cỡ cluster càng lớn. Các đĩa cứng
hiện nay thờng có cluster với dung lợng 32K sẽ rất thuận tiện. Tuy nhiên,
nếu tập tin có dung lợng nhỏ hơn 32K sẽ ở trong một cluster, còn tập tin có
dung lợng lớn hơn 32K nhng nhỏ hơn 64K sẽ chiếm 2 cluster, và phần còn
lại của cluster thứ 2 sẽ bị lãng phí. Do đó có thể có khả năng ổ cứng 1Gb

chỉ lu 700 hoặc 800 Mb dữ liệu. Nếu ổ cứng chứa nhiều tập tin ngắn ta có
thể không tận dụng hết dung lợng nhớ của ổ cứng đó. Để sử dụng dung lợng
nhớ tốt hơn, ta có thể chia ổ cứng thành nhiều ổ logic nhỏ.
- Cấu trúc dữ liệu trên đĩa cứng:
Hệ điều hành chia đĩa cứng thành hai phần logic: phần logic và phần
hệ thống.
Phần hệ thống chứa các chơng trình cơ bản và các th mục để máy
tính vận hành và các bản ghi về phơng pháp lu thông tin trên đĩa. Sector
khởi động chứa một chơng trình ngắn cung cấp các hớng dẫn cần thiết để
khởi động máy tính. Trong này còn có thông tin về dung lợng đĩa, nếu có
dành cho DOS và vị trí các tập tin khởi động của DOS. Mỗi đĩa đều có
sector khởi động. Các đĩa hệ thống còn có tập tin cần thiết để kích hoạt
Hà Thế Hng

20


Báo cáo thực tập phần cứng PC

Thiết bị lu trữ dữ liệu

DOS, tuy nhiên các hệ điều hành mới của Microsoft (Windows 2000,
Windows NT) không cần DOS để khởi động. Sector khởi động đợc ghi trên
vệt 0 là vị trí cố định trên đĩa. Nếu sector này bị h hoặc các tập tin không
chuẩn ta cần phải tìm phơg pháp khác để khởi động hệ thống. Phần kế tiếp
của đĩa lu FAT, thông tin về sự sắp xếp dữ liệu trên đĩa. FAT 1và FAT 2 là
các số cho biết các cluster liên kết với nhau: cluster không sử dụng đợc và
các cluster còn trống. Hệ thống có biện pháp bảo vệ bằng cách duy trì cặp
FAT đồng nhất. Nếu cluster khởi động bị h, DOS sẽ không có khả năng
nhận biết đĩa và đa ra thông báo ví dụ nh: Non-System Disk, còn nếu FAT

bị h hại nhẹ thì chạy chơng trình CHKDSK hoặc SCANDISK của DOS. Nếu
FAT không thể đọc đợc thì thông tin hớng dẫn trên đĩa sẽ bị mất dù thông
tin này vẫn còn trên đĩa nhng không thể truy cập. Một trình tiện ích có thể
bảo vệ nhằm chánh tổn thất FAT bằng cách sao chép các tập tin này lên
phần khác trong đĩa cứng hoặc trên đĩa hồi phục. Phần cuối cùng của đĩa hệ
thống là th mục gốc, bắt đầu từ cluster thứ 2 chứa tên của các tập tin th mục
gốc và các th mục con cung với thông tin hớng dẫn trong FAT, đánh dấu
cluster thứ nhất của từng tập tin. Nếu th mục gốc bị h hại ta không thể reuy
xuất dữ liệu trên đĩa. Các th mục con liệt kê tên tập tin, kích cỡ, ngày tháng
tạo tập tin, các thuộc tính tập tin và các số cluster thứ nhất. Đối với DOS khi
xoá tập tin ký tự thứ nhất trong tên tập tin đợc đổi thành gía trị thập lục
phân E5 và con trỏ FAT có giá trị là zero nhng dữ liệu không bị xoá. Khi
cha có tập tin mới ghi đè lên tập tin bị xoá, chơng trình có thể chuyển đổi
E5 thành số hoặc ký tự tơng ứng số cluster thứ nhất của tập tin đó và tập tin
xuất hiện trở lại trong th mục đĩa.
- Tốc độ ổ cứng:
Tốc độ ổ cứng là khoảng thời gian kể từ khi ta nhập lệnh trên bàn
phím hoặc chơng trình đa ra một lệnh cho đến khi hệ thống ổ đĩa phân phối
thông tin cho bộ vi xử lý hoặc thẻ mạch video. Một trong các thành phần
của tốc độ là tốc độ quay ổ đĩa. Các đĩa cứng cũ thờng quay với tốc độ gấp
10 lần ổ đĩa mềm khoảng 2400-3600 v/phút. Hiện nay tốc độ ổ đĩa tăng lên
đến 5400-7200 v/phút. Động cơ nhanh nhất của ổ đĩa trong máy tính cá
nhân có tốc độ 10000 v/phút. Với tốc độ này chu ký ổ đia thấp hơn 3ms,
nghĩa là gửi dữ liệu trở lại hệ thống nhanh hơn và tìm thông tin yêu cầu
cúng nhanh hơn. Các ổ đĩa Segate có tốc độ 7200 v/phút có thể truyền dữ
liệu khoảng 33,3 Mb/s. Bốn yếu tố trong tốc độ ổ cứng là thời gian tìm
thông tin, thời gian chờ, kích cỡ bộ đệm dữ liệu và tốc độ truyền dữ liệu:
Hà Thế Hng

21

Báo cáo thực tập phần cứng PC

Thiết bị lu trữ dữ liệu

+ Thời gian tìm thông tin: Thời gian trung bình cần thiết để định vị
đầu đọc/ghi của ổ đĩa theo vệt lu thông tin tơng ứng trên ổ đĩa. Thời gian
này dựa trên vị trí của vệt và vị trí đầu đọc/ghi khi bắt đầu chuyển động.
+ Thời gian chờ: Thời gian trung bình để quay ổ đĩa, đa dữ liệu tơng ứng đến đầu đọc/ghi, thời gian này phụ thuộc vào tốc độ quay ổ đĩa.
+ Kích cỡ bộ đệm dữ liệu: Tốc độ thông tin đợc chuyển từ ổ đĩa
đến bus máy tính hoặc ngợc lại từ bus đến ổ đĩa.
Tổng giá trị hai yếu tố đầu đợc gọi là thời gian truy cập. Thời gian
truy cập là khoảng thời gian cần thiết để cơ cấu đầu đọc/ghi tìm đợc vệt
hoặc cylinder chứa dữ liệu cần thiết, thời gian cơ cấu này ổn định tại vị trí
dữ liệu đó cộng với thời gian dữ liệu chuyển đến phía dới đầu đọc/ghi.
Thành phần cuối cùng của tốc độ ổ đĩa là tốc độ truyền dữ liệu. Nói
chung, tốc độ truyền dữ liệu phụ thuộc tốc độ quay ổ đĩa và kiểu giao diện
đợc dùng để truyền dữ liệu. Điều quan trọng là dòng dữ liệu ra khỏi ổ cứng
thờng chứa lợng thông tin nhiều hơn so với thông tin ta cần tìm do phải có
thông tin về định dạng dữ liệu, về xử lý các biến thiên tốc độ do thông tin
rải rác trên các phần khác nhau của đĩa cứng. Trên ổ IDE và SCSI vi mạch
sẽ tách thông tin ra khỏi dòng dữ liệu, trên các ổ cứng cũ thẻ mạch điều
khiển ổ đĩa sẽ tách phần thông tin đó. Do khối lợng thông tin thực tế ra khỏi
ổ đĩa lớn hơn lợng thông tin ta cần, tốc độ truyền dữ liệu có thể chậm hơn
một ít nhng ta không thể nhận thấy điều đó.
- Hệ số đan xen:
Sự đan xen của đĩa cứng có ảnh hớng lớn đối với tốc độ truy xuất
thông tin từ ổ đĩa cứng. Sự đan xen, có quan hệ trực tiếp với tốc độ của các
phần tử cơ học và logic của ổ đĩa. Hệ số đan xen cho biết số lợng sector

phải đi qua đầu đọc/ghi trớc khi tới sector đánh số logic kế tiếp, hệ số này
bằng số lợng sector giữa hai sector logic cộng với 1. Đĩa cứng khác nhiều
với đĩa mềm là quay liên tục với tốc độ xác định. Nếu đĩa có hệ số đan xen
2:1 sau khi đầu đọc đĩa đọc sector 1 sẽ định vị ở sector 2. Nếu bộ điều
khiển đĩa cứng không đủ nhanh đối với dữ liệu cần thiết trong vài ms giữa
thời gian đĩa chuyển động từ cuối sector thứ nhất đến đầu sector thứ hai, bộ
điều khiển buộc phải chờ đủ một vòng quay để đầu này đến sector 2. Thứ tự
logic của các sector trên ổ đĩa cứng có thể đợc xác lập bằng phần mềm và
không cần tuân theo sơ đồ sắp xếp theo thứ tự lần lợt các sector trên đĩa
cứng. Sự đan xen dịch chuyển các sector logic trên đĩa cứng để đảm bảo bộ
Hà Thế Hng

22


Báo cáo thực tập phần cứng PC

Thiết bị lu trữ dữ liệu

điều khiển có đủ thời gian tơng tác. Hệ số đan xen 1:1 đặt các sector theo
thứ tự số. Đối với các bộ điều khiển và các ổ đĩa nhanh nhất điều này là đủ.

Hệ số đan xen

Thứ tự sector

2:1

1,10,2,11,3,12,4,13,5,14,6,15,7,16,8,17,9

3:1

1,7,13,2,8,14,3,9,15,4,10,16,5,11,17,6,12

h3. Hệ số đan xen 2:1 và 3:1 trên ổ đĩa có 17 sector
- Kích thớc ổ cứng:
Các máy tính cũ chỉ có khoảng 5.25 inch, còn các máy tính hiện nay
thờng có vài khoang lớn 5.25 inch, 3.5 inch. Các máy tính xách tay thờng
sử dụng ổ cứng 2.5 inch có dung lợng cao, tiêu thụ năng lợng thấp nhng giá
lại tơng đối cao.
- Các giao diện ổ đĩa cứng:
Máy tính truyền thông với đĩa cứng qua giao diện tập hợp các quy tắc
về thẻ mạch, cáp điện, vi mạch điện tử trên đĩa cứng và các tín hiệu điện
trao đổi giữa đĩa cứng và bộ điều khiển. Qua nhiều năm, máy tính liên tục
có sự cải tiến về giao diện và phần cứng liên quan. Theo thứ tự thời gian,
máy tính lần lợt sử dụng các giao diện ST506, ESDI, SCSI, IDE (hay ATA),
tiêu chuẩn EIDE tăng cờng (hay ATA-2), Ultra ATA (dựa trên Ultra
DMA/33) và Wide SCSI.
Máy tính ngày nay thờng dùng giao diện EIDE, SCSI và Fibre Chanel
trong các ứng dụng âm thanh, đồ hoạ, video và kỹ thụât.
- Giao diện ổ cứng cung cấp:
+ Thẻ mạch điều khiển tiêu chuẩn lắp vào bus bản mạch chính của
máy tính hoặc vào đầu nối trên bản mạch chính với đờng dẫn bus cục bộ
đến bộ vi xử lý.
+ Khả năng diễn dịch giữa hệ điều hành và ROM BIOS của máy
tính để điều khiển các dòng dữ liệu.
+ Phơng tiện gởi dữ liệu lu trên đĩa cứng, hớng dẫn đĩa cứng truy
xuất thông tin khi cần thiết.
Mỗi kiểu giao diện ổ cứng đều có phơng pháp riêng để lu dữ liệu. Ví
dụ: SCSI sử dụng bus riêng rẽ (đờng dẫn tín hiệu điều khiển và tín hiệu dữ

Hà Thế Hng

23


Báo cáo thực tập phần cứng PC

Thiết bị lu trữ dữ liệu

liệu ) để chuyển tải tín hiệu dữ liệu và tín hiệu điều khiển từ thẻ mạch đến
đĩa cứng và ngợc lại. Bus SCSI là riêng biệt, do đó việc cài đặt SCSI đòi hỏi
phải xác lập máy tính tựa nh không có ổ cứng, SCSI không gây ra sự nhầm
lẫn giữa bus, dữ liệu và đĩa cứng. Để so sánh, ta có thể thấy loại ST506 cũ
đòi hỏi ROM BIOS trong máy tính phải biết số lợng đầu đọc/ghi và
cylinder trên đĩa cứng, đầu đọc/ghi nào sẽ thực hiện đọc dữ liệu nào trên đĩa
cứng. Các ổ IDE và các loại phát triển từ IDE, chẳng hạn EIDE, Ultra
ATA cho phép bus máy tính gởi tín hiệu trên dây cáp chạy từ thẻ mạch
IDE đến ổ cứng IDE. Các giao diện ổ cứng đều có chức năng chung (lu và
truy xuất dữ liệu, nối kết với bản mạch chính máy tính), nhng do các phơng
pháp khác nhau do đó không thể thay cho nhau. Thẻ mạch bộ điều khiển
đĩa cứng ESDI không thể làm việc với giao diện SCSI, ST506 hoặc IDE, thẻ
mạch hoặc dây cáp SCSI không thể làm việc với các giao diện khác. Ngoài
ra, các kỹ thuật xử lý sự cố và cài đặt cũng khác nhau giữa các giao diện.
- Bộ điều khiển đĩa cứng:
Các PC thời kỳ đầu sử dụng bộ điều khiển ST506, bạn sẽ gặp khó
khăn khi thay bộ điều khiển. Giải pháp là thay bộ điều khiển ST506 bằng
bộ điều khiển IDE và ổ cứng IDE. Các IDE và IDE nâng cấp (EIDE) có tốc
độ cao, linh hoạt và chi phí thấp. Vi mạch này tích hợp trong ổ đĩa, có các
cổng vào và ra của bus máy tính. Nhiều PC hiện nay có bộ điều khiển IDE
trên bản mạch chính. Nếu không muốn sử dụng bộ điều khiển IDE này

hoặc là IDE bị hỏng thì chơng trình BIOS của hệ thống cho phép ta khử
hoạt động của bộ điều khiển IDE trên bản mạch chính. Nếu bộ điều khiển
IDE không phải là một phần của BIOS, bản mạch chính sẽ có khối jumper
để ngắt hoạt động bộ điều khiển đó và chấp nhận bộ điều khiển mới đợc lắp
vào bus. Bộ điều khiển IDE có thể làm việc với hai ổ đĩa, nếu máy có nhiều
ổ đĩa thì cần có thêm bộ điều khiển.
Năm 1995, các nhà sản xuất máy tính bắt đầu sử dụng tiêu chuẩn kỹ
thuật EIDE, cho phép tăng tốc độ truyền dữ liệu đồng thời có thể làm việc
với bốn ổ đĩa, kể cả ổ CD-ROM. Các bộ điều khiển trên thẻ mạch cộng
thêm ví dụ: Easy Ultra IDE PCI Ultra ATA Dual Chanel Controller có thể
hỗ trợ IDE, EIDE/Fast ATA, Ultra ATA Thẻ mạch này không thể khởi
động hệ thống, chỉ hoạt động bên cạnh bộ điều khiển IDE/EIDE khởi động
hệ thống nhng có thể đạt tốc độ truyền dữ liệu 33Mb/s trên các ổ đĩa tơng
ứng.

Hà Thế Hng

24


Báo cáo thực tập phần cứng PC

Thiết bị lu trữ dữ liệu

Năm 1999, xuất hiện các bộ điều khiển IDE ATA/66 và các ổ đĩa tơng ứng. Bộ điều khiển này tơng thích với các thiết bị IDE và ATAPI cũ sử
dụng nghi thức ATA/33. Để ATA/66 hoạt động hết công suất, BIOS bản
mạch chính hoặc bộ điều khiển cộng thêm phải hỗ trợ ATA/66, hệ điều
hành phải nhận biết bộ điều khiển đó đồng thời phải có cáp tơng ứng. Bộ
điều khiển và ổ cứng hiện nay tuân theo các tiêu chuẩn kỹ thuật hệ thống
máy tính nhỏ (SCSI). Các SCSI (và các biến thể SCSI-2, SCSI-3) có tốc độ

lớn hơn, có thể điều khiển đến 15 thiết bị theo chuỗi bên trong và bên ngoài
máy tính. Về lý thuyết, bộ điều khiển SCSI có thể làm việc với các cổ đĩa
CD-ROM và các ổ cứng tuy nhiên có nhiều bản SCSI chỉ làm việc với các
thiết bị chuyên biệt, ta cần biết thiết bị ngoại vi của mình gắn vào chuỗi
SCSI có tơng thích với chuỗi đó không. Sự khác biệt giữa các ổ đĩa chủ yếu
là mức độ định dạng do phần mềm tơng ứng ổ đĩa đó thực hiện.
- ổ đĩa cứng và giao diện trên máy hiện đại:
Các máy hiện nay có thể làm việc với mọi giao diện ổ đĩa, việc chọn
ổ cứng và giao diện phải thích hợp với các linh kiện khác trong máy tính.
Bảng tốc độ truyền của giao diện ổ đĩa cứng.
Loại giao diện

Tốc độ cực đại

ST506

0,625 Mb/s

ESDI

2.5 Mb/s

IDE

2-3 Mb/s

SCSI

10 Mb/s

EIDE (ATA-2)

11.1 hoặc 16.6 Mb/s

FAST SCSI-2

20 Mb/s

Ultra ATA

33.3 Mb/s

Ultra SCSI

20 Mb/s

Ultra 2 SCSI

40 Mb/s

SCSI-3

80Mb/s

Ultra 3 SCSI*

160 Mb/s

Ultra 160 SCSI

160 Mb/s

Fibre Channel

100 Mb/s 100Mb/s

Fibre Channel Dual Loop

200 Mb/s

Ultra 3 SCSI là loại SCSI cha hoàn chỉnh, mặc dù nó có tốc độ
160Mb/s nhng còn có các tính năng khác cho phép tơng thích với nhiều
Hà Thế Hng

25