BỘ NHỚ NGOÀI

CHƯƠNG 7: BỘ NHỚ NGOÀI
CHƯƠNG 7: BỘ NHỚ NGOÀI

50 năm trước đây, ngày 13/9/1956, chiếc ổ cứng RAMAC
50 năm trước đây, ngày 13/9/1956, chiếc ổ cứng RAMAC
(1956) – Chiếc ổ cứng máy tính đầu tiên trên thế giới đã
(1956) – Chiếc ổ cứng máy tính đầu tiên trên thế giới đã
ra đời, với cấu tạo làm từ 50 lớp đĩa có đường kính tới...
ra đời, với cấu tạo làm từ 50 lớp đĩa có đường kính tới...
0,6m, nặng tới 1 tấn và chỉ chứa được... 5MB dữ liệu.
0,6m, nặng tới 1 tấn và chỉ chứa được... 5MB dữ liệu.

Sản phẩm RAMAC tích hợp có chiều rộng gấp đôi 2 chiếc
Sản phẩm RAMAC tích hợp có chiều rộng gấp đôi 2 chiếc
tủ lạnh, nhưng lại không cao bằng và nặng 1 tấn. RAMAC
tủ lạnh, nhưng lại không cao bằng và nặng 1 tấn. RAMAC
có tổng cộng 50 lớp đĩa có đường kính khoảng 0,6m với
có tổng cộng 50 lớp đĩa có đường kính khoảng 0,6m với
tốc độ quay trung bình đạt 1.200 /phút, nhưng dung
tốc độ quay trung bình đạt 1.200 /phút, nhưng dung
lượng lưu trữ chỉ có đúng 5MB, đủ để lưu một bài hát có
lượng lưu trữ chỉ có đúng 5MB, đủ để lưu một bài hát có
độ dài 5 phút được mã hoá chuẩn MP3 128bit.
độ dài 5 phút được mã hoá chuẩn MP3 128bit.

IBM chỉ cho xuất xưởng đúng 12 chiếc ổ đĩa RAMAC.
IBM chỉ cho xuất xưởng đúng 12 chiếc ổ đĩa RAMAC.


Ngày nay, chúng ta có những chiếc ổ đĩa cứng với rất
Ngày nay, chúng ta có những chiếc ổ đĩa cứng với rất
nhiều kích cỡ và đặc tính khác nhau. Từ chiếc ổ đĩa cứng
nhiều kích cỡ và đặc tính khác nhau. Từ chiếc ổ đĩa cứng
nhỏ nhất thế giới của Toshiba với kích thước khoảng 2cm
nhỏ nhất thế giới của Toshiba với kích thước khoảng 2cm
và dung lượng lưu trữ 2GB và 4GB cho đến những chiếc ổ
và dung lượng lưu trữ 2GB và 4GB cho đến những chiếc ổ
đĩa cứng dung lượng khổng lồ 750GB. Các nhà sản xuất
đĩa cứng dung lượng khổng lồ 750GB. Các nhà sản xuất
đã tung ra thị trường hàng loạt sản phẩm ổ đĩa cứng
đã tung ra thị trường hàng loạt sản phẩm ổ đĩa cứng
dành riêng cho máy chủ, máy tính để bàn, máy tính xách
dành riêng cho máy chủ, máy tính để bàn, máy tính xách
tay, máy ghi video, thiết bị nghe nhạc số… Bạn có thể tìm
tay, máy ghi video, thiết bị nghe nhạc số… Bạn có thể tìm
thấy ổ đĩa cứng ở bất kỳ đâu, trong một chiếc ô tô, máy
thấy ổ đĩa cứng ở bất kỳ đâu, trong một chiếc ô tô, máy
bay hay trong các ứng dụng quân sư. Bên cạnh đó, giá
bay hay trong các ứng dụng quân sư. Bên cạnh đó, giá
thành của ổ đĩa cứng cũng đã giảm đí một cách đáng kể.
thành của ổ đĩa cứng cũng đã giảm đí một cách đáng kể.
Nếu chiếc dung lượng lưu trữ trong ổ cứng RAMAC của
Nếu chiếc dung lượng lưu trữ trong ổ cứng RAMAC của
IBM có giá 10.000USD/MB, thì những chiếc ổ cứng ngày
IBM có giá 10.000USD/MB, thì những chiếc ổ cứng ngày
nay chỉ có giá 0,03 cent/MB.
nay chỉ có giá 0,03 cent/MB.

Những cột mốc trong tiến trình phát triển ổ đĩa cứng
1956 Ổ cứng IBM RAMAC 350 với 50 lớp đĩa có đường kính 24-inch
1962 IBM sản xuất thành công hệ thống lưu trữ kết hợp 6 ổ đĩa cứng 14-inch, mỗi
ổ có dung lượng lưu trữ 2MB.
1979 IBM sản xuất thành công ổ đĩa cứng 8-inch.
1980 Ổ đĩa cứng 5.25-inch Winchester lần đầu tiên ra mắt. Thiết kế của loại ổ đĩa
này đóng một vai trò quan trọng trong sự phát triển của thị trường PC.
1983 Rodine ra mắt ổ đĩa cứng 10MB 3.25-inch. Kích thước ổ đĩa này hiện vẫn là
kích thước chuẩn của ổ đĩa cứng hiện nay.
1988 PrairieTek ra mắt ổ đĩa cứng 2.5-inch 20MB. Kích thước của ổ đĩa này hiện
là kích thước chuẩn ổ đĩa cứng dành cho laptop hiện nay.
1991 Integrated Peripherals ra mắt ổ đĩa 1.8-inch. Loại ổ đĩa này chỉ thực sự được
biết đến khi Apple tung ra chiếc iPod đầu tiên khoảng 10 năm trước đây.
1992 Hewlett-Packard ra mắt ổ đĩa cứng 1.3-inch.
1999 IBM ra mắt ổ đĩa cứng "tí hon" 1-inch 340MB. Dung lượng loại ổ này hiện
đã lên tới 8GB
2004 Toshiba thu nhỏ kích thước ổ đĩa cứng xuống còn 0.85 inch. Đây được xem
là chiếc ổ đĩa cứng nhỏ nhất thế giới



Đĩa từ là một tấm kim loại/nhựa hình tròn có bề mặt phủ vật
Đĩa từ là một tấm kim loại/nhựa hình tròn có bề mặt phủ vật
liệu từ tính. Dữ liệu được ghi lên/đọc ra từ đĩa thông qua một
liệu từ tính. Dữ liệu được ghi lên/đọc ra từ đĩa thông qua một
thiết bị gọi là đầu đọc. Trong khi có thao tác đọc/ghi, đầu đọc
thiết bị gọi là đầu đọc. Trong khi có thao tác đọc/ghi, đầu đọc
đứng yên và tấm đĩa quay liên tục bên dưới nó.
đứng yên và tấm đĩa quay liên tục bên dưới nó.


Cơ chế ghi dựa trên từ trường sinh bởi dòng điện đi qua ống
Cơ chế ghi dựa trên từ trường sinh bởi dòng điện đi qua ống
xoắn. Các xung động được gửi đến đầu đọc, sau đó những
xoắn. Các xung động được gửi đến đầu đọc, sau đó những
khuôn dạng từ khác nhau ứng với các dòng điện âm/dương
khuôn dạng từ khác nhau ứng với các dòng điện âm/dương
sẽ được ghi lên bề mặt đĩa ở bên dưới.
sẽ được ghi lên bề mặt đĩa ở bên dưới.

Cơ chế đọc dựa trên dòng điện trong ống xoắn vốn được sinh
Cơ chế đọc dựa trên dòng điện trong ống xoắn vốn được sinh
bởi sự dịch chuyển từ trường quanh nó. Khi bề mặt đĩa đi qua
bởi sự dịch chuyển từ trường quanh nó. Khi bề mặt đĩa đi qua
dưới đầu đọc, nó sẽ sinh ra một dòng điện có cùng cực với
dưới đầu đọc, nó sẽ sinh ra một dòng điện có cùng cực với
dòng đã được ghi trước đó.
dòng đã được ghi trước đó.
7.1 ĐĨA TỪ
7.1 ĐĨA TỪ




TỔ CHỨC VÀ ĐỊNH DẠNG DỮ LIỆU
TỔ CHỨC VÀ ĐỊNH DẠNG DỮ LIỆU

Đầu đọc là một thiết bị tương đối nhỏ có khả năng đọc/ghi
Đầu đọc là một thiết bị tương đối nhỏ có khả năng đọc/ghi
từ/lên một phần của tấm đĩa quay bên dưới. Điều này dẫn

từ/lên một phần của tấm đĩa quay bên dưới. Điều này dẫn
đến việc tổ chức dữ liệu trên đĩa theo dạng một tập hợp các
đến việc tổ chức dữ liệu trên đĩa theo dạng một tập hợp các
vòng tròn đồng tâm gọi là các
vòng tròn đồng tâm gọi là các
track
track
(rãnh). Mỗi track có cùng
(rãnh). Mỗi track có cùng
độ rộng như đầu đọc.
độ rộng như đầu đọc.

Các rãnh kề nhau được phân biệt bằng các
Các rãnh kề nhau được phân biệt bằng các
gap
gap
(khoảng
(khoảng
trống), nhờ đó ngăn chặn ở mức tối thiểu các sai sót do sự
trống), nhờ đó ngăn chặn ở mức tối thiểu các sai sót do sự
canh biên không chính xác của đầu đọc hoặc nhiễu của các
canh biên không chính xác của đầu đọc hoặc nhiễu của các
trường điện từ. Để đơn giản hóa về mặt điện tử, mỗi track có
trường điện từ. Để đơn giản hóa về mặt điện tử, mỗi track có
số bit thông tin bằng nhau. Do đó dộ trù mật tính theo số bit
số bit thông tin bằng nhau. Do đó dộ trù mật tính theo số bit
trên mỗi inch tuyến tính sẽ tăng lên khi chúng ta đi từ track
trên mỗi inch tuyến tính sẽ tăng lên khi chúng ta đi từ track
xa nhất bên ngoài vào đến track gần nhất bên trong đĩa.
xa nhất bên ngoài vào đến track gần nhất bên trong đĩa.

Tổ chức dữ liệu trên đĩa
Tổ chức dữ liệu trên đĩa





Như đã đề cập đến trong các chương trước, dữ liệu
Như đã đề cập đến trong các chương trước, dữ liệu
được chuyển đến và đi khỏi đĩa theo từng khối một.
được chuyển đến và đi khỏi đĩa theo từng khối một.
Thông thường kích thước của một khối dữ liệu nhỏ
Thông thường kích thước của một khối dữ liệu nhỏ
hơn dung lượng của track. Cụ thể hơn, dữ liệu được
hơn dung lượng của track. Cụ thể hơn, dữ liệu được
lưu trong các vùng có kích thước khối gọi là
lưu trong các vùng có kích thước khối gọi là
sector
sector


(cung). Trên mỗi track thường có từ 10 đến 100
(cung). Trên mỗi track thường có từ 10 đến 100
sector dữ liệu và chúng có thể có độ dài cố định hay
sector dữ liệu và chúng có thể có độ dài cố định hay
thay đổi. Để tránh những sai sót về độ chính xác có
thay đổi. Để tránh những sai sót về độ chính xác có
thể xảy ra trong hệ thống, các sector liền nhau được

thể xảy ra trong hệ thống, các sector liền nhau được
tách biệt bởi các gap liên track (liên – bản ghi).
tách biệt bởi các gap liên track (liên – bản ghi).



Với cách tổ chức như vậy, để xác định từng sector
Với cách tổ chức như vậy, để xác định từng sector
trong track, cần phải có một điểm bắt đầu của track
trong track, cần phải có một điểm bắt đầu của track
cũng như cách thức nhận biết điểm bắt đầu và kết
cũng như cách thức nhận biết điểm bắt đầu và kết
thúc của một sector. Các yêu cầu này được quản lý
thúc của một sector. Các yêu cầu này được quản lý
thông qua dữ liệu điều khiển đã được ghi lên đĩa.
thông qua dữ liệu điều khiển đã được ghi lên đĩa.
Do vậy đĩa sẽ được định dạng với một số dữ liệu
Do vậy đĩa sẽ được định dạng với một số dữ liệu
phụ đi kèm và chỉ được sử dụng bởi ổ đĩa. Người sử
phụ đi kèm và chỉ được sử dụng bởi ổ đĩa. Người sử
dụng không thể truy cập đến những dữ liệu này
dụng không thể truy cập đến những dữ liệu này


CÁC ĐẶC TRƯNG CHÍNH
CÁC ĐẶC TRƯNG CHÍNH

Những đặc trưng chính của đĩa bao gồm:
Những đặc trưng chính của đĩa bao gồm:


Sự di chuyển của đầu đọc
Sự di chuyển của đầu đọc



Tính khả chuyển của đĩa
Tính khả chuyển của đĩa



Các mặt đĩa
Các mặt đĩa



Các tấm đĩa
Các tấm đĩa



Cơ chế làm việc của đầu đọc
Cơ chế làm việc của đầu đọc


SỰ DI CHUYỂN CỦA ĐẦU ĐỌC
SỰ DI CHUYỂN CỦA ĐẦU ĐỌC

Đầu đọc có thể được giữ cố định hoặc di chuyển

Đầu đọc có thể được giữ cố định hoặc di chuyển
theo hướng tâm đĩa. Với đầu đọc cố định, có
theo hướng tâm đĩa. Với đầu đọc cố định, có
một đầu đọc/ghi cho mỗi track. Tất cả các đầu
một đầu đọc/ghi cho mỗi track. Tất cả các đầu
đọc được gắn lên một tay đòn kéo dài qua tất cả
đọc được gắn lên một tay đòn kéo dài qua tất cả
các track trên đĩa. Với đầu đọc có thể di chuyển,
các track trên đĩa. Với đầu đọc có thể di chuyển,
chỉ có một đầu đọc/ghi duy nhất. Ở đây đầu đọc
chỉ có một đầu đọc/ghi duy nhất. Ở đây đầu đọc
cũng được gắn lên một tay đòn có thể kéo dài
cũng được gắn lên một tay đòn có thể kéo dài
hoặc thu ngắn ứng với vị trí của track cần truy
hoặc thu ngắn ứng với vị trí của track cần truy
cập trên đĩa. Hình 5.2 mô tả các loại đầu đọc cố
cập trên đĩa. Hình 5.2 mô tả các loại đầu đọc cố
định và không cố định.
định và không cố định.