Chủ đề: Tìm hiểu thiết bị lưu trữ dữ liệu từ tính ổ đĩa cứng

Welcome!


Các thành viên của nhóm 8:

Tạ Việt Khang( Nhóm trưởng)
Nguyễn Văn Ngọc
Nguyễn Cơng Quyết
Nguyễn Thị Mới
Phạm Văn Biển( Thuyết trình)


“

Yêu cầu: Trình bày được cấu tạo và
nguyên lý ghi/đọc dữ liệu của ổ đĩa
Đề tài: Nghiên cứu tìm
từ (ổ đĩa cứng). Các thông số và đặc
hiểu về thiết bị lưu trữ dữ
tính kỹ thuật của ổ đĩa cứng ngày
liệu từ tính (ổ đĩa cứng).
nay.


1. Cấu tạo và nguyên lý
ghi/đọc dữ liệu của ổ đĩa từ (ổ
đĩa cứng)

Đĩa từ 1TB của SDK

1.1, Khái niệm về ổ đĩa
cứng:

Ổ đĩa cứng hay còn gọi là ổ cứng (tiếng

Ổ đĩa cứng là loại bộ nhớ “ không thay

Anh :Hard Drive Disk, viết tắt :HDD) là

đổi” (non_volatile), có nghĩa là chúng

thiết bị dùng để lưu trữ dữ liệu trên bề

không bị mất dữ liệu khi ngừng cung cấp

mặt các tấm đĩa hình trịn phủ vật liệu từ

nguồn điện cho chúng.

tính.

5


01
Cụm đĩa

Cụm đầu đọc

02

Cụm mạch điện

04
03

1.2, Cấu tạo của ổ đĩa
cứng

Vỏ đĩa cứng


1.2.a, Cụm đĩa

Các đĩa

Trục quay

Động cơ

7


Đĩa từ ( Platter)

o

Đĩa từ là một đĩa kim loại hình trịn được gắn bên trong ổ
đĩa cứng

o

Đĩa từ này được làm bằng nhơm hoặc thủy tinh, phủ một
lớp ơxít sắt ba hoặc hợp kim coban mỏng

o

Đĩa từ gồm 3 lớp: Lớp nền, lớp phương tiện và lớp bảo vệ

8


Động cơ và trục quay

o

Các đĩa từ được gắn liền lên trục quay nối trực tiếp với
động cơ quay đĩa cứng.

o

Trục quay có nhiệm vụ truyền chuyển động quay từ động
cơ đến các đĩa từ.

o

Trục quay được chế tạo bằng các vật liệu nhẹ như hợp kim

9

1.2.b, Cụm đầu đọc

Đầu đọc/ ghi(head):

Cần di chuyển đầu đọc/ ghi(heard arm hoặc actuator

•

Đầu đọc ghi đơn giản được cấu tạo gồm lõi ferit

arm):

và cuộn dây( giống như nam châm điện)

Đầu đọc/ ghi được gắn vào cần di chuyển đầu đọc/

Đầu có cơng dụng đọc dữ liệu dưới dạng từ hóa

ghi.

trên bề mặt đĩa từ hóa lên các bề mặt đĩa ghi

Cần di chuyển theo phương song song với các đĩa từ

dữ liệu

ở một khoảng cách nhất định, dịch chuyển và định vị

Số đầu đọc ghi luôn bằng số mặt hoạt động

chính xác đầu đọc tại các vị trí từ mép đĩa đến vùng

được của các đĩa cứng.

phía trong của đĩa

•
•

10


A picture is worth a thousand words

11


1.2.c, Cụm mạch điện
Là nơi tạm lưu dữ liệu
Mạch điều
khiển

trong quá trình

Mạch xử lý dữ

nguồn, đầu kết nối,

đọc/ghi dữ liệu

liệu

các cầu nối ..v..v..

Điều khiển động cơ

Dùng để xử lý những

đồng trục, điều khiển sự
di chuyển của cần di
chuyển đầu

Gồm đầu cắm

dữ liệu đọc/ghi của ổ
Bộ nhớ đệm

đĩa cứng

Các đầu kết nối


1.2.d, Vỏ đĩa cứng

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, chịu đựng sự va chạm (ở mức độ thấp) để

bảo vệ ổ đĩa cứng và đảm bảo độ kín khít để khơng
cho phép bụi được lọt vào bên trong của ổ đĩa cứng.

13


1.3, Cấu trúc dữ liệu của đĩa
cứng
Trên một mặt làm việc của đĩa từ chia ra nhiều vòng tròn đồng tâm tạo thành các track (rãnh) để xác định các vùng lưu trữ dữ
liệu riêng biệt trên mặt đĩa

Track

01

Sector

02

Cluster

03

Cylinder

04

Mỗi track được chia nhỏ thành đơn vị nhỏ hơn được gọi là sector. Sector là đơn vị cơ bản lưu trữ dữ liệu trên ổ cứng. Một track điển hình có
hàng nghìn sector và mỗi sector có thể lưu trữ hơn 512 byte dữ liệu..

Các sector thường được nhóm lại với nhau để tạo thành các cluster..

Tập hợp các track cùng bán kính ở các mặt đĩa khác nhau tạo thành các cylinder (trụ). Trên đĩa hai mặt, một cylinder sẽ bao gồm rãnh 1 của
mặt trên và rãnh 1 của mặt dưới


Cấu trúc dữ liệu của đĩa cứng

Text with a background image


Nguyên lý đọc ghi dữ liệu trên mặt đĩa

Phún xạ magnetron.

Quá trình phún xạ là quá trình truyền động năng.
Để đĩa từ có thể lưu trữ được dữ liệu thì nhà sản xuất sử dụng một kỹ thuật đặc biệt để phủ một lớp
mỏng trên cả hai bề mặt của đĩa, lớp phủ mỏng này( Lớp phương tiện) là nơi lưu trữ dữ liệu thực sự.
Vật liệu nguồn( đĩa từ) được tạo thành dạng các tấm bia (target) và được đặt tại điện cực, trong
buồng được hút chân khơng cao và nạp khí hiếm với áp suất thấp (cỡ 10

−2
 mbar).

Dưới tác dụng của điện trường, các nguyên tử khí hiếm bị ion hóa, tăng tốc và chuyển động về phía
bia với tốc độ lớn và bắn phá bề mặt bia, truyền động năng cho các nguyên tử vật liệu tại bề mặt
bia.
Các nguyên tử được truyền động năng sẽ bay về phía đế và lắng đọng trên đế.

16

17

Nguyên lý đọc ghi dữ liệu trên mặt đĩa



2. Các thơng số kĩ thuật và
đặc tính kĩ thuật của ổ đĩa
cứng.


Tốc độ quay của ổ đĩa cứng
3.600 rpm: Tốc độ của các ổ đĩa cứng thế hệ trước.
4.200
rpm:của
Thường
sử dụng
với các
tính bằng
xách tay
giá trungper
bình
và thấp.
Tốc
độ quay
đĩa cứng
thường
đượcmáy

ký hiệu
rpmmức
(revolutions
minute)
số
5.400
rpm:
Thơng
vịng
quay
trong
mộtdụng
phút.với các ổ đĩa cứng cho máy tính xách tay (hiện nay khơng
cịn sản xuất).
7.200
rpm:càng
Thơng
dụng
cáccàng
ổ đĩalàm
cứng
sản
xuất ở
hệgian
trước
Tốc
độ quay
lớn
thì ổvới
cứng

việc
nhanh
dothế
thời
tìm kiếm giảm.
10.000rpm ,15.000rpm :Thường sử dụng cho các ổ đĩa cứng trong máy tính cá nhân
cao cấp,máy trạm và các máy chủ có sử dụng giao diện SCSI.


Dung lượng

Thông số thường được người sử dụng nghĩ đến đầu tiên, là cơ sở cho việc so sánh, đầu
tư và nâng cấp.

Dung lượng ổ đĩa cứng được tính bằng:
Dung lượng =(số byte/ sector) x (số sector/track) x (số cylinder) x (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


Thời gian truy cập ngẫu nhiên: Là khoảng thời gian trung bình đề đĩa cứng
tìm kiếm một dữ liệu ngẫu nhiên
Các ổ đĩa cứng sản xuất gần đây có thời gian truy cập ngẫu nhiên trong
khoảng từ 5ms-15ms.

Các thông số về thời gia
của ổ cứng

Thời gian làm việc tin cậy: MTBF(Mean Time Between Failures) được tính
theo thời giờ hay có thể nói một cách đơn thuần là tuổi thọ của ổ đĩa
cứng.

Thời gian tìm kiếm trung bình: là khoảng thời gian trung bình (ms) mà đầu
đọc có thể di chuyền từ một cylinder này đến một cylinder khác ngẫu
nhiên.
22


Các thông số sau ảnh hưởng đến tốc độ truyền dữ liệu của
ổ đĩa cứng:

Tốc độ quay của đĩa từ.

Số lượng đĩa từ trong ổ đĩa cứng

Tốc độ truyền dữ
Công nghệ chế tạo.

liệu
Dung lượng bộ nhớ đệm

23


Kích thước của ổ cứng

CAO

RỘNG

DÀI

3,25" (82,6mm)

5,75" (146,0mm)

8" (203,2mm)

1,63" (41,3mm)

4" (101,6mm)

5,75" (146,0mm)

1,00" (25,4mm)

4" (101,6mm)

5,75" (146,0mm)

Loại 5,25
Dùng trong các máy tính
các thế hệ trước

Loại 3,5"
Thường sử dụng đối
với máy tính cá nhân, 
máy trạm, máy chủ

Thanks!