Slide Thuyet Trinh Ve O Cung Luu Tru HDD SSD

BÀI TẬP LỚN: BẢO TRÌ HỆ THỐNG

`

ĐÊ TÀI:

HARD DISK STORAGE
Sinh viên thực hiện: Vũ Quang Đức - CNTT6
GV hướng dẫn: Thầy Nguyễn Thanh Toàn


I. TÌM HIỂU CHUNG VỀ HARD DISK STORAGE

1.


Hard disk storage là gì?
Hard disk storage là tên tiếng anh của ổ cứng lưu trữ máy tính, là thiết bị có dung

lượng lớn dùng để lưu trữ dữ liệu, phần mềm của máy tính bao gồm các hệ điều hành,
các chương trình ứng dụng, các file âm thanh, văn bản...



Ổ cứng là loại bộ nhớ "khơng thay đổi" (non-volatile), có nghĩa là chúng không bị mất
dữ liệu khi ngừng cung cấp nguồn điện cho chúng.



Ổ 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 cứng thường rất khó lấy lại
được.


I. TÌM HIỂU CHUNG VỀ HARD DISK STORAGE
2. Lịch sử phát triển:
Ổ đĩa cứng đầu tiên ra đời vào năm 1955, với một kích thước vơ cùng khổng lồ, mang tên IBM
Model 350. Nó chỉ có dung lượng 2,52 GB, và nặng tới 250 kg, có giá tới 40 000 USD.
Trong lịch sử phát triển của ổ cứng, những cải tiến về dung lượng là không ngừng, nhưng phải
mất tận 50 năm sau, dung lượng ổ cứng mới đạt tới 1 TB. Năm 1990, ổ đĩa cứng thông thường (HDD)
chỉ có dung lượng 40 MB, cao cấp hơn một chút thì có thể tăng lên 100 MB, cao nhất là 1GB.
Năm 2010, thời điểm đánh dấu cho cuộc cách mạng về dung lượng ổ cứng, với sự xuất hiện của
HDD WD Caviar Green 2TB. Tính đến nay, dung lượng ổ cứng đã đạt đến một con số đáng nể là 20TB,
gấp 20 triệu lần so với chiếc ổ cứng đầu tiên.


I. TÌM HIỂU CHUNG VỀ HARD DISK STORAGE

Song song với đó, năm 1983, SSD (ổ cứng thể rắn ) được nghiên cứu và cho ra mắt đi kèm
với phiên bản Sharp PC-5000. Ổ lưu trữ SSD này có dung lượng chỉ vỏn vẹn 128Kb. Đến năm
1996, ổ cứng SSD với công nghệ bộ nhớ flash được ra đời và nó giải quyết được những vấn đề
của HDD truyền thống. Nhưng mặt khác, giá thành lại quá cao nên chưa được ưa chuộng.
Từ năm 2009, công nghệ ngày càng hiện đại, dữ liệu ngày càng có kích thước lớn, SSD dần
được phát triển và mở rộng hơn với nhiều loại hình đa dạng có dung lượng 128GB – 1TB. SSD
dần được sử dụng rộng rãi, mặc cho giá cả của SSD lúc này tương đối cao hơn so với HDD.
Sau 66 năm, ngày nay, SSD đang rất phổ biến với mọi người dùng máy tính, bởi nó đã làm
được nhiều điều vượt trội về cả kích cỡ, tốc độ, dung lượng lẫn giá cả. Chiếc SSD có dung lượng
lớn nhất thế giới hiện nay đang là 100GB, đây là một dấu mốc lớn lịch sử của ổ cứng đối với thế

hệ công nghệ tương lai !


II.PHÂN LOẠI ,CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG

1. Phân loại ổ cứng:

 Ổ cứng hiện nay có 2 loại chính:

•
•

HDD (Hard Disk Drive)
SSD (Solid State Drive)

 Ngồi ra ít thơng dụng hơn cịn có:

•

Hybrid HD(ổ cứng lai)

•

SSHD (Solid State Hybrid Drive)

•

Ổ cứng di động

II.PHÂN
II.PHÂNLOẠI
LOẠIVÀ
,CẤU
CẤU
TẠO
TẠO
VÀCỦA
NGUYÊN
HARDLÝ
DISK
HOẠT
STORAGE
ĐỘNG

HDD (Hard Disk Drive)
•

HDD (Hard Disk Drive) là ổ cứng truyền thống, nguyên lý hoạt động cơ bản là có một
đĩa trịn làm bằng nhơm (hoặc thủy tinh, hoặc gốm) được phủ vật liệu từ tính. Giữa ổ
đĩa có một động cơ quay để để đọc/ghi dữ liệu, kết hợp với những thiết bị này là
những bo mạch điện tử nhằm điều khiển đầu đọc/ghi đúng vào vị trí của đĩa từ kể
trên khi đang quay để giải mã thông tin.

•

HDD có tốc độ quay 5400 vịng/phút hoặc cao hơn là 7200 vịng/phút (số vịng quay
càng cao thì ổ cứng hoạt động nhanh hơn ), ngồi ra HDD cũng có nhiều thế hệ để
đánh giá khả năng xử lý như trước thì có Sata 1(150 MB/s), cao hơn có Sata 2 (tốc độ
đọc/ghi 200 MB/s), Sata 3 (tốc độ đọc/ghi 6 GB/s).

II.PHÂNLOẠI
LOẠIVÀ
,CẤU
TẠO
VÀCỦA
NGUYÊN
HOẠT
ĐỘNG
II.PHÂN
CẤU
TẠO
HARDLÝ
DISK
STORAGE

 CẤU TẠO CỦA HDD:
1.

Cụm đĩa: Bao gồm toàn bộ các đĩa, trục quay và động
cơ

•.
•.
•.

1 hoặc nhiều Đĩa từ
Trục quay: Truyền chuyển động cho đĩa từ.
Động cơ: Được gắn đồng trục với trục quay và các đĩa.

2. Cụm đầu đọc

•.
•.

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


II.PHÂN
CẤU
TẠO
HARDLÝ
DISK
STORAGE
II.PHÂNLOẠI
LOẠIVÀ
,CẤU
TẠO
VÀCỦA
NGUYÊN
HOẠT
ĐỘNG

3.Cụm mạch điện

• Mạch điều khiển
• Mạch xử lý dữ liệu
• Bộ nhớ đệm (cache hoặc buffer)

• 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)
4.Vỏ đĩa cứng

•

Phần đế chứa các linh kiện gắn trên nó

•

Phần nắp đậy lại để bảo vệ các linh kiện bên trong.


II.PHÂNLOẠI
LOẠIVÀ
,CẤU
TẠO
VÀCỦA
NGUYÊN
HOẠT
ĐỘNG
II.PHÂN
CẤU
TẠO
HARDLÝ
DISK
STORAGE

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.

6. Track

•

Trên một mặt làm việc của các đĩa chia ra nhiều vịng trịn đồng
tâm tạo thành các track.

7. Cylinder

•

Tập hợp các track cùng bán kính (cùng số hiệu trên) ở
các mặt đĩa khác nhau thành các cylinder


II.PHÂNLOẠI
LOẠIVÀ
,CẤU
TẠO
VÀCỦA
NGUYÊN
HOẠT
ĐỘNG
II.PHÂN

CẤU
TẠO
HARDLÝ
DISK
STORAGE

8. 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 thơng 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.


II.PHÂN
CẤU
TẠO
HARDLÝ
DISK

STORAGE
II.PHÂNLOẠI
LOẠIVÀ
,CẤU
TẠO
VÀCỦA
NGUYÊN
HOẠT
ĐỘNG

SSD Hitachi Travelstar 7K60 2,5".
Khu vực

Số sector / track

Số byte/track

Tốc độ truyền dữ liệu (MBps)

0

720

368.640

44,24

1

704

360.448

43,25

2

696

356.352

42,76

3

672

344.064

41,29

4

640

327.680

39,32

5

614

314.368

37,72

6

592

303.104

36,37

7

556

284.672

34,16

8

528

270.336

32,44

9

480

245.760

29,49

10

480

245.760

29,49

11

456

233.472

28,02

12

432

221.184

26,54

13

416

212.992

25,56

14

384

196.608

23,59

15

360

184.320

22,12


II.PHÂNLOẠI
LOẠIVÀ

,CẤU
TẠO
VÀCỦA
NGUYÊN
HOẠT
ĐỘNG
II.PHÂN
CẤU
TẠO
HARDLÝ
DISK
STORAGE

9. 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.

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).

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 trục quay.


II.PHÂN
CẤU
TẠO
HARDLÝ
DISK
STORAGE
II.PHÂNLOẠI
LOẠIVÀ
,CẤU
TẠO
VÀCỦA
NGUYÊN
HOẠT
ĐỘNG

Nguyên lý hoạt động của HDD:
1. Giao tiếp với máy tính:

•

Tồn 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.

•

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.

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.


Nguồn: Google


II.PHÂN
II.PHÂNLOẠI
LOẠIVÀ
,CẤU
CẤU
TẠO
TẠO
VÀCỦA
NGUYÊN
HARDLÝ
DISK
HOẠT
STORAGE
ĐỘNG

SSD(Solid State Drive)

•

SSD là viết tắt của Solid State Drive là ổ đĩa bán dẫn hay ổ đĩa điện từ. Là một trong 2 loại ổ
cứng máy tính phổ biến nhất hiện nay, bên cạnh ổ đĩa truyền thống HDD. SSD được ra đời
nhằm mục đích phát huy và cải thiện những tính năng vốn được xem là lỗi thời của ổ cứng
truyền thống.


II.PHÂN LOẠI ,CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG

 Phân loại SSD:

SSD 2.5’’ SATA

SSD M.2 SATA

SSD mSATA

SSD M.2 NVMe PCIe


II.PHÂN
CẤU
TẠO
HARDLÝ
DISK
STORAGE
II.PHÂNLOẠI
LOẠIVÀ
,CẤU

TẠO
VÀCỦA
NGUYÊN
HOẠT
ĐỘNG

 Phân loại SSD:
Ổ cứng SSD

Chuẩn giao tiếp

Tốc độ đọc/ghi

Ưu điểm

(xấp xỉ)

SSD 2.5’’ SATA

SATA III

560MB/s - 530MB/s

Dễ nâng cấp từ ổ HDD cũ

SSD mSATA

SATA revision 3.0

550MB/s – 520MB/s

Cổng giao tiếp được thu nhỏ gọn

SSD M.2 SATA

M.2 SATA III

550MB/s – 450MB/s

Mỏng nhẹ, phù hợp với laptop

SSD M.2 NVMe
PCIe

1500 up to 7000MB/s
NVMe PCIe

500 up to 5100MB/s

Tốc độ nhanh nhất, tối ưu nhất hiện nay


II.PHÂNLOẠI
LOẠIVÀ
,CẤU
TẠO
VÀCỦA
NGUYÊN
HOẠT
ĐỘNG

II.PHÂN
CẤU
TẠO
HARDLÝ
DISK
STORAGE

 Cấu tạo của SSD:
•

Trái với HDD gồm các bộ phận có tính chuyển động
thì SSD lại gồm những bộ phận tĩnh. Cấu tạo SSD
gồm 2 phần chính là các chíp nhớ NAND Flash và
Controler (bộ điều khiển).

•

Các chipset trên SSD được bố trí và hàn chết trên
bảng mạch và có khoảng từ 10-60 NAND Flash trên
đó. Ngồi ra nó cịn có bộ điều khiển vi mơ, hiệu
chỉnh và module giao diện flash


II.PHÂN LOẠI ,CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG

 Nguyên lý hoạt động của SSD:


II.PHÂN LOẠI ,CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG

 Ưu điểm của SSD là gì?
• Tốc độ đọc/ghi cực kỳ cao so với chuẩn HDD truyền thống
• Nhỏ gọn, tương thích với đa số các dịng máy tính hay laptop hiện nay
• Được trang bị cơng nghệ mới nên sử dụng ổn định, ít gặp lỗi hơn HDD
• Tiết kiệm điện năng và ít tỏa nhiệt
• Dễ dàng nâng cấp ổ cứng.


II.PHÂN LOẠI ,CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG

 Nhược điểm của SSD là gì?
•SSD có giá thành khá cao so với HDD nên ít người có thể tiếp cận được.
•SSD có dung lượng thấp hơn khi so sánh với HDD, tuy nhiên vấn đề dung lượng ngày
càng được cải thiện và nâng cao.


II.PHÂN LOẠI ,CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG

 Hybrid HD(ổ cứng lai):
•
•

Là sự kết hợp giữa HDD và SSD
Hoạt động theo nguyên tắc, khi người dùng sử dụng máy tính, hệ thống sẽ kiểm tra những ứng dụng hay dữ liệu nào được sử dụng nhiều hơn sẽ được lưu vào SSD, cịn lại
sẽ lưu vào HDD. Nói ngắn gọn hơn thì HDD dùng để lưu trữ dữ liệu cần, còn SSD lưu trữ dữ liệu thường xuyên sử dụng nhằm giúp CPU truy xuất nhanh hơn khi làm việc.


II.PHÂN LOẠI ,CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG

 SSHD (Solid State Hybrid Drive)

•
•

Là ổ lưu trữ lai thể rắn. Thực chất nó là loại ổ cứng được kết hợp giữa các phiến đĩa của HDD dùng để lưu trữ và những con chip NAND Flash giống SSD dùng để truy xuất dữ liệu.
SSDH khác với Hybrid HDD ở chỗ dung lượng của những con chip NAND flash thường chỉ đạt 4 hoặc 8 GB, trong khi Hybrid HDD có thể có dung lượng SSD cao hơn (16GB hoặc
32 GB).


II.PHÂN LOẠI ,CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG

Ổ cứng di động
•

Ổ cứng di động cấu tạo tương đương một chiếc ổ cứng bình thường (HDD, SSD)
nhưng là một thiết bị ngoại vi, được gắn ngồi máy tính, kết nối với máy tính qua các
cáp kết nối

•

Ngồi việc đóng vai trò lưu trữ, truyền tải dữ liệu đến/ đi tốc độ cao, nó cịn có độ
bền cao cùng thời gian sử dụng dài nếu được bảo quản tốt.

•

Ưu điểm:





Lưu trữ dữ liệu an toàn
di chuyển mang đi dễ dàng
dung lượng cao nhưng giá thành rẻ.