Công Nghệ Thông Tin, Thiết Bị Lưu Trữ Dữ Liệu ( cấu tạo, phân loại, nguyên tắc đọc ghi dữ liệu)

Chương 08

THIẾT BỊ LƯU TRỮ
DỮ LIỆU


8.1. Khái quát
„

Đặc điểm
„
„

„

Phân loại
„
„

„

Chậm hơn, kích thước lớn hơn bộ nhớ trong.
Dung tích lưu trữ lớn, dữ liệu khơng bị mất khi
ngắt nguồn điện.
Dạng băng
Dạng đĩa

Nguyên tắc lưu trữ
„
„
„

Từ
Quang
Quang từ


8.2. Đĩa từ
„

Lưu trữ thông tin trên vật liệu từ
„
„

Nguyên tắc cơ bản
Công nghệ mới


1. Nguyên tắc cơ bản
„

„

Thông tin được lưu trữ trên bề mặt là
một chuỗi các phần tử nhiễm từ.
Trạng thái của 1 bít được lưu trữ theo
hướng từ trường của từng phần tử.


2. Đầu từ
„

Phân loại
„
„
„

„

Đầu đọc
Đầu ghi
Đầu ghi/đọc

Đặc điểm
„

„

„

„

Làm từ khung vật liệu có từ thẩm cao. Dây dẫn được
quấn quanh khung này.
Đầu từ đọc thường có số vịng dây nhiều hơn đầu từ ghi
để có hiệu điện thế cảm ứng lớn hơn
Trong ổ đĩa từ thường kết hợp các đầu đọc và ghi. Số
vòng dây khoảng 5 -> 500
Khoảng cách giữa đầu từ và mặt đĩa là 50μm

Nguyên tắc đọc/ghi


Nguyên tắc ghi
„

„

„

„

Khi dòng điện chạy qua dây dẫn của đầu từ ghi, từ
trường xuất hiện trong khung khiến các phần tử
nhiễm từ có hướng nhất định.
Hướng nhiễm từ, chiều của từ trường phụ thuộc vào
chiều dòng điện trong cuộn dây.
Do đó, khi thay đổi chiều dịng điện trong cuộn dây
dầu ghi có khả năng lưu trữ 2 trạng thái nhiễm từ
ứng với 2 bít 0 và 1.
Đầu từ và phim chuyển động so với nhau chuỗi
thông tin sẽ được lưu trữ trên quỹ đạo của đầu từ.


Đặc tính ghi
„

„

„

„

Kích thước từng phần tử nhiễm từ quyết định mật độ
thơng tin được lưu trữ.
Khoảng cách và kích thước nhỏ thì mật độ thơng tin
cao. Nhưng nếu khoảng cách nhỏ q thì từ trường
có thể bị ảnh hưởng và triệt tiêu lẫn nhau.
Do đó để tăng mật độ phải giảm sự nhiễm từ của
từng phần tử.
Do đó cũng phải sử dụng mạch cảm cảm biến, lọc và
khuếch đại có độ nhạy cao.


Nguyên tắc đọc
„

Khi đầu đọc chạy qua một vùng nhiễm từ:
„

„
„

Từ trường xuất hiện trong khung gây ra dòng
điện cảm ứng trong cuộn dây của đầu đọc.
Chiều dòng điện phụ thuộc vào chiều từ trường.
Nếu đầu đọc chuyển động nhanh trên bề mặt sẽ
gây ra sự thay đổi chiều dòng điện.

Nguyên tắc đọc/ghi


3. Các phương pháp lưu trữ
„

Lưu trữ ngang
„

Đặc điểm
„

„

„

Từ thông từ đầu từ ghi đi song song với bề mặt đĩa, do
đó:
Hướng từ (cực nam, cực bắc) nằm song song với bề
mặt đĩa

Ưu nhược
„
„
„

Mật độ lưu trữ thấp
Lưu trữ được cả ở 2 mặt đĩa
Cấu tạo đơn giản, rẻ tiền

3. Các phương pháp lưu trữ
„

Lưu trữ dọc
„

Đặc điểm
„

„

„

Từ thông từ đầu từ ghi đi vng góc với bề mặt vật liệu
từ.
Phần tử nhiễm từ nằm vng góc với bề mặt đĩa.

Ưu nhược
„

„

Mật độ lưu trữ lớn (gấp 30 lần so với phương pháp lưu
trữ ngang)
Chỉ ghi được trên một mặt đĩa. Do đó chỉ sử dụng trong
các loại đĩa mềm hay đĩa quang có mật độ lưu trữ cao.


4. Công nghệ mới

„

Công nghệ “Từ trở khổng lồ”
„

„

GMR (Grant Magneto-resistive)

Công nghệ ổ đĩa quang từ
„

OAW (Optically Assisted Winchester)


Công nghệ từ trở khổng lồ
GMR (Grant Magneto-resistive)
„
„
„

Được đưa ra bởi IBM
Dùng hợp kim Nicken-Sắt
Dựa trên “Hiệu ứng từ trở”
„
„

Điện trở vật dẫn phụ thuộc vào từ trường
Điện trở của đầu đọc nhỏ khi hướng từ trường của

đầu đọc và vùng nhiễm từ trùng nhau và ngược
lại.


Công nghệ từ trở khổng lồ
GMR (Grant Magneto-resistive)
„

Đầu từ được chế tạo rất nhỏ, do đó kích
thước vùng nhiễm từ cũng nhỏ
„
„
„
„

Kích thước đầu từ 0,04μm
Mật độ thơng tin 4.1Gbit/inch2
Kích thước ổ đĩa giảm
Thời gian truy nhập giảm -> Tốc độ truyền cao


Đầu từ GMR


Công nghệ ổ đĩa quang từ
OAW (Optically Assisted Winchester)
„

„

„
„

Dựa trên nguyên tắc của đĩa quang từ MO
(Magneto Optical Disk).
Tia Laser được sử dụng để đọc và ghi dữ liệu
trên vật liệu từ, được dẫn đến đầu từ bằng sợi
quang
Công nghệ cho phép một ổ có nhiều đĩa
Dung lượng và mật độ lưu trữ bằng ổ đĩa từ
cũ nhưng hoạt động ổn định hơn nhiều.


5. Mã hố thơng tin lưu trữ
„

u cầu
„

„

„

Mục đích
„

„

Hai trạng thái của 1 bít (0,1) được lưu trữ dưới dạng chiều
từ trường từng phần tử.

Thơng tin cần được mã hố và biên dịch khi đọc/ghi
Tránh lỗi

Lý do gây lỗi
„

Tốc độ chuyển động tương đối giữa đầu từ và đĩa thường
không hoàn toàn phù hợp với tần số lấy mẫu của đầu đọc.


Mã hố thơng tin lưu trữ
„

Cách giải quyết
„

„

Tốc độ lấy mẫu sẽ tự động được điều chỉnh mỗi
khi phần tử nhiễm từ chuyển cực (hoặc dịng cảm
ứng đổi chiều)

Hạn chế
„

Khơng đảm bảo đọc chính xác nếu có một chuỗi
các phần tử nhiễm từ đồng cực


Các cách giải quyết

„

Cách 1
„

„

„

Sử dụng cách mã hoá để cực của các phần tử thay đổi liên
tục
Thường được sử dụng

Cách 2
„

„

„

Sử dụng rãnh hiệu chỉnh song song với rãnh dữ liệu, phần
tử nhiễm từ trên rãnh hiệu chỉnh thay đổi cực liên tục.
Phương pháp này có nhiều nhược điểm (Giá thành đắt,
phải chế tạo 2 đầu đọc, đảm bảo khoảng cách giữa chúng.
Tốn diện tích)
Thường khơng được sử dụng


Các cách mã hoá
„

„
„
„
„
„

NRZ (Non-Return to Zero)
NRZI (Non-Return to Zero Invert)
PE (Phase Encoding)
FM (Frequency Modulation)
MFM (Modified Frequency Modulation)
RLL (Run Length Limited)


1. Đĩa mềm
„1.44MB

„1.2MB


Cấu tạo và hoạt động đĩa 3,5 inch
(1.44MB)
„

Bên ngoài
„

„

„

„

„

Thiết kế vạt chéo góc và phần cơ khí trong ổ đĩa giúp
người sử dụng đưa vào đúng chiều.
Nắp bảo vệ bằng kim loại tự động trượt sang 1 bên khi
đưa vào ổ đĩa.
Công tắc bảo vệ ghi ở trạng thái mở sẽ chống ghi lên đĩa.
Lỗ còn lại đánh dấu đĩa mật độ cao hay thấp

Bên trong
„

„

„

Đĩa từ làm bằng chất dẻo Mylar được phủ vật liệu từ (sắt,
niken, côban).
Đĩa từ được gắn vào tâm quay (bằng kim loại). Tâm quay
sẽ gắn với động cơ ổ đĩa
Mỗi đĩa gồm 2 mặt: (Trên 0, dưới 1)


Cấu tạo đĩa từ


8. Ổ đĩa mềm

Cho đĩa 51/4 inch

Cho đĩa 31/2 inch