NGHIÊN cứu tìm HIỂU về THIẾT bị lưu TRỮ dữ LIỆU từ TÍNH ổ đĩa CỨNG USB

MỤC LỤC
MỤC LỤC............................................................................................................................ 1
Lời nói đầu!!!!!................................................................................................................... 1
Chương 1 :Lưu trữ dữ liệu...............................................................................................2
1.1.Lưu trữ sơ cấp..........................................................................................................................4
1.2.Lưu trữ thứ cấp........................................................................................................................4
1.3.Lưu trữ cấp ba..........................................................................................................................5
1.4.Lưu trữ ngoại tuyến..................................................................................................................5
Chương 2 : Thiết bị lưu trữ Ổ đĩa cứng...........................................................................7
2.1.Khái niệm chung.......................................................................................................................7
2.2.Tổng Quan!...............................................................................................................................8
2.3.Lịch sử phát triển......................................................................................................................9
2.3.1. Năm 1955.........................................................................................................................9
2.3.2 Năm 1961..........................................................................................................................9
2.3.3 Năm 1973..........................................................................................................................9
2.3.4 Thập niên 1990................................................................................................................10
2.3.5 Ngày nay..........................................................................................................................11
2.4.Cấu tạo...................................................................................................................................12
2.4.2 Cụm đầu đọc....................................................................................................................13
2.4.3 Cụm mạch điện................................................................................................................13
2.4.4 Vỏ đĩa cứng:.....................................................................................................................14
2.4.5 Đĩa Từ..............................................................................................................................14
2.4.6 Track................................................................................................................................15
2.4.7 Sector...............................................................................................................................15
2.4.8 Cylinder............................................................................................................................15
2.4.9 Trục quay.........................................................................................................................16
2.4.10 Đầu đọc/ghi...................................................................................................................16
2.4.11 Cần di chuyển đầu đọc/ghi............................................................................................16
2.5.Nguyên lý hoạt động...............................................................................................................17
2.5.1 Giao tiếp với máy tính......................................................................................................17
2.5.2 Đọc và ghi dữ liệu trên bề mặt đĩa...................................................................................18

2.6.Các công nghệ sử dụng ổ đĩa cứng.........................................................................................19
2.6.1 S.M.A.R.T.........................................................................................................................19
2.6.2 Ổ cứng lai.........................................................................................................................20


2.7. Thông số và đặc tính..............................................................................................................21
2.7.1 Dung lượng......................................................................................................................21
2.7.2 Tốc độ quay của ổ đĩa cứng.............................................................................................22
2.7.3Các thông số về thời gian trong ổ đĩa cứng......................................................................23
2.7.4 Bộ nhớ đệm.....................................................................................................................26
2.8.Chuẩn giao tiếp ......................................................................................................................27
2.9.Tốc độ truyền dữ liệu ............................................................................................................30
2.10.Kích thước ...........................................................................................................................32
2.11.Sự sử dụng điện năng ..........................................................................................................32
2.12.Các thông số khác.................................................................................................................33
2.12.1.Chu trình di chuyển........................................................................................................34
2.12.2.Chịu đựng sốc ...............................................................................................................35
2.12.3.Nhiệt độ và sự thích nghi ..............................................................................................35
2.12.4.Các số thông số về sản phẩm .......................................................................................37
2.13.Thiết đặt các chế độ hoạt động của đĩa cứng.......................................................................38
2.13.1 Thiết đặt phần cứng thông qua cầu đấu........................................................................38
2.13.2 Format...........................................................................................................................41
2.14 Ứng dụng..............................................................................................................................43
2.15 CÁCH BẢO QUẢN SỬ DỤNG Ổ ĐĨA CỨNG.............................................................................44
2.16 Một số thông tin và ghi chú trong bài...................................................................................45
2.17:1 Tham Khảo Thêm giá một số loại ổ đĩa cứng trên thị trường........................................46
160GB SATA Seagate (1N) CTY......................................................................................................46
250GB SATA Seagate (1N) CTY......................................................................................................46
250GB SATA Seagate (1N) chính hãng..........................................................................................46
500GB SATA Seagate (1N) chính hãng..........................................................................................46

Chương 3: Thiết bị lưu trữ USB.....................................................................................47
3.1.Tổng quan ..............................................................................................................................47
3.2.Lịch sử hình thành và sự phát triển của công nghệ USB.........................................................48
3.2.1 Một số mốc đáng nhớ trong lịch sử phát triển của USB:.................................................50
3.3.CẤU TẠO USB FLASH...............................................................................................................52
3.4.TRÌNH ĐIỀU KHIỂN..................................................................................................................54
3.5.THÔNG SỐ LÀM VIỆC CỦA USB FLASH....................................................................................55
3.5.1 Phiên bản USB hỗ trợ!.....................................................................................................56
3.5.2 Tốc độ làm việc................................................................................................................56
3.6.KHẮC PHỤC LỖI CỦA USB.......................................................................................................59


3.6.1 Rơi, va đập.......................................................................................................................59
3.6.2 Ngấm nước, rơi vào nước................................................................................................60
3.7.USB FLASH NHÁI THƯƠNG HIỆU, HÀNG GIẢ..........................................................................62
3.8.SỬ DỤNG USB FLASH AN TOÀN..............................................................................................65
3.8.1 Khi gắn USB flash.............................................................................................................65
3.8.2 Khi tháo USB flash............................................................................................................68
3.9.BẢO MẬT DỮ LIỆU TRÊN USB FLASH......................................................................................73
3.10.NHỮNG CÔNG DỤNG KHÁC CỦA USB FLASH........................................................................75
3.10.1 Xác thực phần mềm bản quyền.....................................................................................75
3.10.2 Cài đặt hệ thống máy tính, ứng dụng khởi động Windows Vista...................................76
3.10.3 Lưu chứa dữ liệu y tế cá nhân........................................................................................78
3.11.USB FLASH TÍCH HỢP VÀ NGƯỢC LẠI...................................................................................79
3.12 Các yếu tố ảnh hưởng đến tuổi thọ ổ USB flash ..................................................................80
3.13.Một số thông tin phụ về thiết bị lưu trữ USB tự tìm hiểu !!................................................81
3.13.1 Làm sao để biết được máy tính của bạn đang sử dụng công nghệ USB nào?................81
3.13.2 Sự khác biệt giữa các thế hệ USB .................................................................................81
3.13.3 Làm cách nào để thêm cổng USB 2.0 vào chiếc PC cũ?..................................................82
3.13.4 Cài card mở rộng USB lên PC cũ ....................................................................................83

3.13.5 Tương lai của USB..........................................................................................................83
3.14 Tham Khảo Thêm một số loại USB trên thị trường...............................................................84
Kết Luận........................................................................................................................... 87
Tài liệu tham khảo!!!........................................................................................................88


Lời nói đầu!!!!!
Hàng ngày, các doanh nghiệp tiếp xúc với hàng triệu megabyte thông tin
điện tử. Họ giao dịch bằng thư điện tử thay vì những bức thư trên giấy hoặc
fax. Họ cần duy trì những tập tin, những thông tin không còn cần thiết từ vài
năm trước.
Không đáp ứng đầy đủ khi lưu trữ thông tin trên máy tính cá nhân của mình
vì lý do không đủ sức chứa, và quan trọng nhất là khi máy tính cá nhân
hỏng có thể dẫn tới mất toàn bộ dữ liệu.
Từ những điều trên mà hệ thống lưu trữ ra đời. Tất cả những thông tin quyết
định cho hoạt động của doanh nghiệp phải tồn tại nơi nào đó, nơi mà ta có
thể truy xuất thường xuyên, lưu trữ hay có thể cả hai. Và có nhiều tính chất
khác nhau của mỗi thiệt bị lưu trữ được cần đến.
Loại thiết bị lưu trữ nào mà bạn cần? Chúng ta sẽ tổng hợp tất cả những gì
bạn cần để tìm ra loại thiết bị lưu trữ phù hợp.
Tại sao phải lưu trữ?
Chỉ có một lý do chính cho doanh nghiệp cần thiết bị lưu trữ là lưu dữ liệu ở
nơi nào đó thay vì trên máy tính cá nhân. Nhưng tại sao không nên lưu trữ
trên máy tính cá nhân?
Bảo mật thông tin


Những tai họa do thiên nhiên



Đĩa cứng bị hỏng



Dung lượng chứa



Dễ mang đi nơi khác
Sinh viên thực hiện!
Phùng Văn Thắng
Nguyễn Phương Nam

1


Chương 1 :Lưu trữ dữ liệu
Lưu trữ dữ liệu máy tính hay thường gọi là lưu trữ hay bộ nhớ là khái
niệm chỉ các cấu kiện máy tính, thiết bị và các phương tiện ghi/chứa dữ liệu
cho phép lưu trữ dữ liệu số sử dụng trong tính toán trong một khoảng thời
gian nhất định. Lưu trữ dữ liệu đóng một trong các chức năng chính của tính
toán hiện đại: lưu giữ thông tin. Lưu trữ là một cấu phần cơ bản của tất cả hệ
thống tính toán hiện đại. Lưu trữ và bộ xử lí trung tâm (CPU) là mô hình máy
tính cơ bản kể từ những năm 1940.
Trong ngôn ngữ hiện đại bộ nhớ thường được hiểu là một dạng lưu trữ sử
dụng chất bán dẫn cho phép truy cập ngẫu nhiên với tốc độ cao nhưng thường
là lưu trữ tạm thời (RAM). Tương tựlưu trữ thường chỉ tới các phương tiện từ
tính có dung lượng lớn như đĩa cứng, băng từ; các phương tiện quang học
như đĩa quang (optical disk), CD, DVD, BlueRay; và các phương thức khác

có tốc độ thấp hơn RAM nhưng có khả năng lưu trữ lâu hơn RAM. Trước
đây bộ nhớ thường được gọi là lưu trữ sơ cấp hoặc bộ nhớ trong và lưu
trữ được gọi là lưu trữ thứ cấp hoặc bộ nhớ ngoài.

2


Ổ cứng

USB

3


Đĩa CD
1.1:1 Một số thiết bị lưu trữ

1.1.Lưu trữ sơ cấp
Lưu trữ sơ cấp (hay bộ nhớ chính hoặc bộ nhớ trong) hoặc đơn giản là bộ
nhớ được truy cập trực tiếp bởi CPU. CPU liên tục đọc các lệnh được lưu
trong bộ nhớ này, thực hiện các lệnh. Các dữ liệu được xử lí thường xuyên
cũng được lưu trong bộ nhớ này.

1.2.Lưu trữ thứ cấp
Lưu trữ thứ cấp (hay bộ nhớ ngoài) khác lưu trữ sơ cấp ở chỗ CPU không đọc
trực tiếp. Máy tính thường sử dụng các kênh nhập/xuất để truy cập bộ nhớ
thứ cấp và chuyển các dữ liệu được yêu cầu sử dụng bộ đệm trên bộ nhớ sơ
cấp. Dữ liệu trên lưu trữ thứ cấp không bị mất khi thiết bị bị tắt điện. Về chi
phí, lưu trữ thứ cấp cũng rẻ hơn rất nhiều so với lưu trữ sơ cấp. Vì vậy, thông
thường các máy tính hiện đại sẽ có dung lượng lưu trữ thứ cấp lớn hơn nhiều

lần so với sơ cấp và dữ liệu được lưu trữ lâu dài trên lưu trữ thứ cấp.
Với máy tính hiện nay, lưu trữ thứ cấp thường là đĩa cứng. Thời gian để đĩa
cứng quay và định vị một dữ liệu cụ thể thường là một vài phần nghìn giây.
Ngược lại, thời gian để truy xuất dữ liệu tương tự trên RAM được tính bằng
phần tỉ giây. Điều này minh họa sự khác biệt đáng kể về tốc độ truy xuất trên
các đĩa từ tính quay so với lưu trữ ở dạng rắn: thông thường đĩa cứng chậm
hơn RAM một triệu lần. Các đĩa quang quay như CD, DVD thậm chí còn có
tốc độ truy xuất chậm hơn. Với đĩa cứng, khi đầu đọc định vị được dữ liệu,
4


truy xuất dữ liệu sẽ tương đối nhanh. Vì vậy, để giảm thời gian truy xuất, dữ
liệu trên đĩa cứng thường được ghi thành các khối có kích thước lớn và liền
kề nhau.
Một số ví dụ về công nghệ lưu trữ thứu cấp gồm: bộ nhớ flash, đĩa mềm,
băng từ, ổ Iomega Zip v.v
Lưu trữ thứ cấp thường được định dạng theo định dạng Hệ thống tệp tin cho
phép tổ chức dữ liệu thành các tệp tin và thư mục đồng thời chứa các thông
tin bổ sung (gọi là metadata) mô tả người sở hữu tệp tin, thời gian tạo, thời
gian truy cập cuối cùng, thời gan thay đổi cuối cùng, quyền truy cập v.v
Hầu hết các hệ điều hành đều sử dụng khái niệm bộ nhớ ảo. Bộ nhớ ảo là sủ
dụng bộ nhớ thứ cấp để giải phóng bộ nhớ sơ cấp. Khi bộ nhớ sơ cấp đầy, các
dữ liệu ít được sử dụng nhất trên bộ nhớ sơ cấp sẽ được chuyển xuống bộ nhớ
thứ cấp và được ghi vào một tệp tin gọi là tệp tin hoán đổi (swap file) và sẽ
được đọc lại vào bộ nhớ sơ cấp khi cần.

1.3.Lưu trữ cấp ba
Lưu trữ cấp ba thường bao gồm một cơ chế tay máy làm nhiệm vụ "lắp" và
"gỡ" các phương tiện lưu trữ có thể tháo rời (removable storage media) tùy
theo yêu cầu của máy tính và thường đươcợc sao chép vào Lưu trữ thứ cấp

trước khi sử dụng. Thông thường lưu trữ cấp ba được dùng để lưu trữ lâu dài
dữ liệu ít được truy cập vì lớp lưu trữ này chậm hơn nhiều so với lưu trữ thứ
cấp. Lớp lưu trữ này thường hữu dụng với kho dữ liệu lớn và đòi hỏi truy cập
mà không cần can thiệp của người vận hành. Một số ví dụ điển hình là Thư
viện băng từ (tape library) và tủ đĩa quang (optical jukebox)
Khi máy tính cần đọc thông tin từ lưu trữ cấp ba, đầu tiên nó sẽ tra danh mục
để tìm xem phương tiện nào chứa thông tin cần truy xuất. Sau đó, máy tính sẽ
ra lệnh cho tay máy tìm và nạp phương tiện đó (băng từ, đĩa quang) vào đầu
đọc. Khi đọc xong, máy tính sẽ ra lệnh cho tay máy cất phương tiện đó giải
phóng đầu đọc cho các tác vụ truy xuất tiếp theo.

1.4.Lưu trữ ngoại tuyến

5


Lưu trữ ngoại tuyến là lưu trữ mà không thuộc khả năng điều khiển của CPU.
Thông thường, đây là những phương tiện lưu trữ thứ cấp hoặc cấp ba nhưng
được tháo ra khỏi các thiết bị này. Nếu máy tính muốn truy cập dữ liệu trên
lưu trữ ngoại tuyến, bắt buộc người vận hành phải lắp phương tiện vào một
cách thủ công.
(Dưới đây là hai loại thiết bị lưu trữ cơ bản chúng ta cùng nghiên cứu)

6


Chương 2 : Thiết bị lưu trữ Ổ đĩa cứng
2.1.Khái niệm chung.
Ổ đĩa cứng, hay còn gọi là ổ cứng (tiếng Anh: Hard Disk Drive, viết
tắt: HDD) là thiết bị dùng để lưu trữ dữ liệu trên bề mặt các tấm đĩa hình tròn

phủ vật liệu từ tính.
Ổ đĩa cứng là loại bộ nhớ "không thay đổi" (non-volatile), có nghĩa là chúng
không bị mất dữ liệu khi ngừng cung cấp nguồn điện cho chúng.
Ổ đĩa cứng là một thiết bị rất quan trọng trong hệ thống bởi chúng chứa dữ
liệu thành quả của một quá trình làm việc của những người sử dụng máy tính.
Những sự hư hỏng của các thiết bị khác trong hệ thống máy tính có thể sửa
chữa hoặc thay thế được, nhưng dữ liệu bị mất do yếu tố hư hỏng phần cứng
của ổ đĩa cứng thường rất khó lấy lại được.
Ổ đĩa cứng là một khối duy nhất, các đĩa cứng được lắp ráp cố định trong ổ
ngay từ khi sản xuất nên không thể thay thế được các "đĩa cứng" như với
cách hiểu như đối với ổ đĩa mềm hoặc ổ đĩa quang.

7


2.1:1 Một số loại ổ đĩa cứng

2.2.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
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
8


thức ghi dữ liệu trên các đĩa từ làm cho dung lượng mỗi ổ đĩa cứng tăng lên
đáng kể.

2.3.Lịch sử phát triển
2.3.1. 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.

2.3.2 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.

2.3.3 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).

9


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 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.

2.3.4 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.

10


2.2:1 Ổ CỨNG SCSI HP P2000 6000GB

2.3.5 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 megabyte được 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 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
11


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.

2.3:1 HDD WD 2TB

2.4.Cấu tạo
Ổ đĩa cứng gồm các thành phần, bộ phận có thể liệt kê cơ bản và giải thích sơ
bộ như sau:
12

2.4:1 Cấu tạo ổ đĩa cứng

2.4.1 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.
2.4.2 Cụm đầu đọc

* Đầu đọc (head): Đầu đọc/ghi dữ liệu
* Cần di chuyển đầu đọc (head arm hoặc actuator arm).
2.4.3 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.

13


* 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.
* 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...

2.4.4 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.

2.4.5 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.
14


2.4.6 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 ).
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.

2.4.7 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.
Bảng sau cho thấy các khu vực với các thông số khác nhau và sự ảnh hưởng
của chúng đến tốc độ truyền dữ liệu của ổ cứng Các khu vực ghi dữ liệu của
ổ đĩa cứng Hitachi Travelstar 7K60 2,5".

2.4.8 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
15

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.

2.4.9 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.

2.4.10 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 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).

2.4.11 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
16


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.

2.5.Nguyên lý hoạt động
2.5.1 Giao tiếp với máy tính
Toàn bộ cơ chế đọc/ghi dữ liệu chỉ được thực hiện khi máy tính (hoặc các
thiết bị sử dụng ổ đĩa cứng) có yêu cầu truy xuất dữ liệu hoặc cần ghi dữ liệu
vào ổ đĩa cứng. Việc thực hiện giao tiếp với máy tính do bo mạch của ổ đĩa
cứng đảm nhiệm.
Ta biết rằng máy tính làm việc khác nhau theo từng phiên làm việc, từng
nhiệm vụ mà không theo một kịch bản nào, do đó quá trình đọc và ghi dữ liệu
luôn luôn xảy ra, do đó các tập tin luôn bị thay đổi, xáo trộn vị trí. Từ đó dữ
liệu trên bề mặt đĩa cứng không được chứa một cách liên tục mà chúng nằm
rải rác khắp nơi trên bề mặt vật lý. Một mặt khác máy tính có thể xử lý đa
nhiệm (thực hiện nhiều nhiệm vụ trong cùng một thời điểm) nên cần phải
truy cập đến các tập tin khác nhau ở các thư mục khác nhau.
Như vậy cơ chế đọc và ghi dữ liệu ở ổ đĩa cứng không đơn thuần thực hiện từ
theo tuần tự mà chúng có thể truy cập và ghi dữ liệu ngẫu nhiên tại bất kỳ
điểm nào trên bề mặt đĩa từ, đó là đặc điểm khác biệt nổi bật của ổ đĩa cứng
so với các hình thức lưu trữ truy cập tuần tự (như băng từ).

Thông qua giao tiếp với máy tính, khi giải quyết một tác vụ, CPU sẽ đòi hỏi
dữ liệu (nó sẽ hỏi tuần tự các bộ nhớ khác trước khi đến đĩa cứng mà thứ tự
thường là cache L1-> cache L2 ->RAM) và đĩa cứng cần truy cập đến các dữ
liệu chứa trên nó. Không đơn thuần như vậy CPU có thể đòi hỏi nhiều hơn
một tập tin dữ liệu tại một thời điểm, khi đó sẽ xảy ra các trường hợp:
# Ổ đĩa cứng chỉ đáp ứng một yêu cầu truy cập dữ liệu trong một thời điểm,
các yêu cầu được đáp ứng tuần tự.

17


# Ổ đĩa cứng đồng thời đáp ứng các yêu cầu cung cấp dữ liệu theo phương
thức riêng của nó.
Trước đây đa số các ổ đĩa cứng đều thực hiện theo phương thức 1, có nghĩa là
chúng chỉ truy cập từng tập tin cho CPU. Ngày nay các ổ đĩa cứng đã được
tích hợp các bộ nhớ đệm (cache) cùng các công nghệ riêng của chúng (TCQ,
NCQ) giúp tối ưu cho hành động truy cập dữ liệu trên bề mặt đĩa nên ổ đĩa
cứng sẽ thực hiện theo phương thức thứ 2 nhằm tăng tốc độ chung cho toàn
hệ thống.

2.5.2 Đọc và ghi dữ liệu trên bề mặt đĩa
Sự hoạt động của đĩa cứng cần thực hiện đồng thời hai chuyển động: Chuyển
động quay của các đĩa và chuyển động của các đầu đọc.
Sự quay của các đĩa từ được thực hiện nhờ các động cơ gắn cùng trục (với tốc
độ rất lớn: từ 3600 rpm cho đến 15.000 rpm) chúng thường được quay ổn
định tại một tốc độ nhất định theo mỗi loại ổ đĩa cứng.
Khi đĩa cứng quay đều, cần di chuyển đầu đọc sẽ di chuyển đến các vị trí trên
các bề mặt chứa phủ vật liệu từ theo phương bán kính của đĩa. Chuyển động
này kết hợp với chuyển động quay của đĩa có thể làm đầu đọc/ghi tới bất kỳ
vị trí nào trên bề mặt đĩa.

Tại các vị trí cần đọc ghi, đầu đọc/ghi có các bộ cảm biến với điện trường để
đọc dữ liệu (và tương ứng: phát ra một điện trường để xoay hướng các hạt từ
khi ghi dữ liệu).
Dữ liệu được ghi/đọc đồng thời trên mọi đĩa. Việc thực hiện phân bổ dữ liệu
trên các đĩa được thực hiện nhờ các mạch điều khiển trên bo mạch của ổ đĩa
cứng.

18


2.5:1 Đầu đọc ghi-đọc và lớp từ tính trên đĩa

2.6.Các công nghệ sử dụng ổ đĩa cứng
2.6.1 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).
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).
19


2.6:1 Quản lý các ổ đĩa trong window với S.M.A.R.T

2.6.2 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
20

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.

2.6:2 Ổ cứng lai Momentus XT 750GB với 8GB flash NAND

2.7. Thông số và đặc tính
2.7.1 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 lượng lớn
21


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)

.
2.7:1 ổ cứng Seagate với dung lượng 3TB tương đương với 3000GB

2.7.2 Tốc độ quay của ổ đĩa cứng
22