Đang tải... (xem toàn văn)
Ổ đĩa cứng, hay còn gọi là ổ cứng (tiếng Anh gọi là 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 (nonvolatile), có nghĩa là chúng không bị mất dữ liệu khi ngừng cung cấp nguồn điện cho chúng. Ổ đĩa cứng là một trong các thiết bị quan trọng nhất của máy tính bởi chúng có khả năng lưu trữ dữ liệu lớn, phục vụ nhu cầu lưu trữ dữ liệu của người dùng. Trường hợp phần cứng của ổ đĩa bị hư hỏng, dữ liệu có thể bị mất và rất khó lấy lại được. Môi trường trong ổ cứng là chân không vì vậy khi tháo rời ổ cứng có thể gây hỏng.
MỤC LỤC CHƯƠNG I TÌM HIỂU CHUNG VỀ Ổ CỨNG 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 Khái niệm ổ đĩa cứng Lịch sử phát triển Cấu tạo ổ đĩa cứng đại Nguyên lí hoạt động Các thông số ổ cứng 14 16 CHƯƠNG II PHÂN VÙNG VÀ ĐỊNH DẠNG PHÂN VÙNG 2.1 Phân vùng 18 2.2 Các định dạng cho phân vùng 19 2.3 Định dạng (Fomat) 21 2.4 Một lỗi thường gặp ổ cứng cách khắc phục 23 CHƯƠNG III CHUẨN GIAO TIẾP CỦA Ổ CỨNG 3.1 Chuẩn IDE 25 3.2 Chuẩn Serial ATA (SATA) 27 CHƯƠNG IV NGUỒN TÀI LIỆU 33 CHƯƠNG I TÌM HIỂU VỀ Ổ ĐĨA CỨNG 1.1 Khái niệm ổ đĩa cứng - Ổ đĩa cứng, hay gọi ổ cứng (tiếng Anh gọi Hard Disk Drive, viết tắt: HDD) thiết bị dùng để lưu trữ liệu bề mặt đĩa hình tròn phủ vật liệu từ tính - Ổ đĩa cứng loại nhớ "không thay đổi" (non-volatile), có nghĩa chúng không bị liệu ngừng cung cấp nguồn điện cho chúng - Ổ đĩa cứng thiết bị quan trọng máy tính chúng có khả lưu trữ liệu lớn, phục vụ nhu cầu lưu trữ liệu người dùng - Trường hợp phần cứng ổ đĩa bị hư hỏng, liệu bị khó lấy lại - Môi trường ổ cứng chân không tháo rời ổ cứng gây hỏng - Ngày nay, ổ cứng nâng cấp ngày đại, dung lượng ngày cao với kích thước nhỏ tối đa đạt tới tiêu chuẩn, tiêu thụ lượng thấp, việc sử dụng phương thức tiên tiến giúp tốc độ đọc/ghi liệu tăng lên đáng kể tương thích với tốc độ xử lí Ngày nay, ổ cứng sử dụng chuẩn giao tiếp SATA có tốc độ truyền liệu lên đến BGit/s (tốc độ đọc/ghi cho SATA 300MB/s) – nhanh gấp 72 lần so với ổ cứng thời kì đầu (ATA-1) - Ổ cứng ngày không thiết kế cho máy vi tính mà thiết kế sử dụng thiết bị nhúng khác (Điện thoại di động, máy tính bảng…) Hình ảnh minh họa : Ổ cứng IBM trước Ổ cứng dùng ngày 1.2 Lịch sử phát triển ổ cứng Trước bùng nổ công nghệ cao, máy vi tính không dùng để tính toán mà sử dụng để lưu trữ kho liệu lớn Đồng nghĩa với nhu cầu có thiết bị lưu trữ có khả lưu trữ hàng triệu văn bản, hình ảnh Vi vậy, giới có nhiều phát minh, cải tiến ổ cứng việc phát triển tiếp tục đến Năm 1955 Ổ cứng giới có tên IBM 350 Disk File chế tạo Reynold Johnson mắt năm 1955 máy tính IBM 305 Ổ cứng có tới 50 đĩa kích thước 24" với tổng dung lượng triệu kí tự Một đầu từ dùng để truy nhập tất đĩa khiến cho tốc độ truy nhập trung bình thấp Hình ảnh cho IBM 350 (Kích thước ổ cứng lớn) : Năm 1961 Thiết bị lưu trữ liệu IBM 1301 mắt năm 1961 bắt đầu sử dụng đầu từ cho mặt đĩa Ổ đĩa có phận lưu trữ tháo lắp ổ IBM 1311 Ổ sử dụng đĩa IBM 1316 có dung lượng triệu kí tự Năm 1973 Ổ cứng thời gian cồng cềnh, phải sử dụng đến điện cao áp chí điện ba pha để chạy mô tơ chúng Vì vậy, hầu hết ổ cứng giai đoạn không tích hợp máy vi tính Đến năm 1980, ổ cứng có dung lượng 5MB đời (Do hãng Seagate Technology sản xuất) Thập niên 1990 Hầu hết ổ cứng thời kì sử dụng chuẩn giao tiếp SCSI lắp kích thước lớn Ổ cứng bắt đầu bán lẻ thay bán kèm Ngày Các họ ổ đĩa cứng lớn MFM, RLL, ESDI, SCSI, IDE EIDE, SATA Dung lượng ổ đĩa cứng tăng trưởng theo hàm mũ với thời gian Ổ cứng ngày có dung lượng lớn lên đến TB (Do hãng Seagate mắt vào ngày 27/08/2014 – Sử dụng chuẩn giao tiếp SATA 3, tốc độ truy xuất liệu không bị ảnh hưởng) 1.3 Cấu tạo ổ cứng đại Các ổ cứng ngày lưu trữ liệu lớn phục vụ nhu cầu làm việc, giải trí ngày cao người Các nhà thiết kế mong muốn phát triển hệ ổ cứng nhằm tiết kiệm lượng, tăng hiệu suất, tiết kiệm không gian mở rộng nhớ Tuy nhiên, loại ổ cứng ngày có chung mẫu thiết kế bao gồm 11 phận (như hình) Cụm đầu đọc • Đầu đọc : Đầu đọc/ghi liệu • Cần di chuyển đầu đọc Cụm mạch điện • Mạch điều khiển: có nhiệm vụ điều khiển động đồng trục, điều khiển di chuyển cần di chuyển đầu đọc để đảm bảo đến vị trí bề mặt đĩa • Mạch xử lý liệu: dùng để xử lý liệu đọc/ghi ổ đĩa cứng • Bộ nhớ đệm (cache buffer): nơi tạm lưu liệu trình đọc/ghi liệu Dữ liệu nhớ đệm ổ đĩa cứng ngừng 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 ổ đĩa cứng: Lựa chọn chế độ làm việc ổ đĩa cứng (SATA 150 SATA 300) hay thứ tự kênh giao tiếp IDE (master hay slave tự lựa chọn), lựa chọn thông số làm việc khác Vỏ đĩa cứng: Vỏ ổ đĩa cứng gồm phần: Phần đế chứa linh kiện gắn nó, phần nắp đậy lại để bảo vệ linh kiện bên Vỏ ổ đĩa cứng có chức nhằm định vị linh kiện đảm bảo độ kín khít để không cho phép bụi lọt vào bên ổ đĩa cứng Ngoài ra, vỏ đĩa cứng có tác dụng chịu đựng va chạm (ở mức độ thấp) để bảo vệ ổ đĩa cứng Do đầu từ chuyển động sát mặt đĩa nên có bụi lọt vào ổ đĩa cứng làm xước bề mặt, lớp từ hư hỏng phần (xuất khối hư hỏng (bad block)) Thành phần bên ổ đĩa cứng không khí có độ cao, để đảm bảo áp suất cân môi trường bên bên ngoài, vỏ bảo vệ có hệ lỗ thoáng đảm bảo cản bụi cân áp suất Đĩa từ Đĩa từ (platter): Đĩa thường cấu tạo nhôm thuỷ tinh, bề mặt phủ lớp vật liệu từ tính nơi chứa liệu Tuỳ theo hãng sản xuất mà đĩa sử dụng hai mặt Số lượng đĩa nhiều một, phụ thuộc vào dung lượng công nghệ hãng sản xuất khác Mỗi đĩa từ sử dụng hai mặt, đĩa cứng có nhiều đĩa từ, chúng gắn song song, quay đồng trục, tốc độ với hoạt động Track Trên mặt làm việc đĩa từ chia nhiều vòng tròn đồng tâm thành track Track hiểu đơn giản giống rãnh ghi liệu giống đĩa nhựa (ghi âm nhạc trước đây) cách biệt rãnh ghi gờ phân biệt chúng vòng tròn đồng tâm không nối tiếp thành dạng xoắn trôn ốc đĩa nhựa Track ổ đĩa cứng không cố định từ sản xuất, chúng thay đổi vị trí định dạng cấp thấp ổ đĩa (low format ) Khi ổ đĩa cứng hoạt động nhiều năm liên tục, kết kiểm tra phần mềm cho thấy xuất nhiều khối hư hỏng (bad block) có nghĩa phần rơ rão làm việc không xác sản xuất, lúc thích hợp format cấp thấp cho để tương thích với chế độ làm việc phần Sector Trên track chia thành phần nhỏ đoạn hướng tâm thành sector Các sector phần nhỏ cuối chia để chứa liệu Theo chuẩn thông thường sector chứa dung lượng 512 byte Số sector track khác từ phần rìa đĩa vào đến vùng tâm đĩa, ổ đĩa cứng chia 10 vùng mà vùng có số sector/track Bảng sau cho thấy khu vực với thông số khác ảnh hưởng chúng đến tốc độ truyền liệu ổ cứng Các khu vực ghi liệu ổ đĩa cứng Hitachi Travelstar 7K60 2,5" Cylinder Tập hợp track bán kính (cùng số hiệu trên) mặt đĩa khác thành cylinder Nói cách xác thì: đầu đọc/ghi làm việc track tập hợp toàn track bề mặt đĩa lại mà đầu đọc lại làm việc gọi cylinder (cách giải thích xác xảy thường hợp đầu đọc khác có khoảng cách đến tâm quay đĩa khác trình chế tạo) Trên ổ đĩa cứng có nhiều cylinder có nhiều track mặt đĩa từ 10 Định dạng phân vùng NTFS Tùy vào hệ điều hành tùy vào nhu cầu sử dụng mà phân vùng có định dạng khác Một số định dạng thường sử dụng: - FAT (File Allocation Table) : Chuẩn hỗ trợ DOS hệ điều hành hệ Windows 98/Me Phân vùng FAT hỗ trợ độ dài tên 11 kí tự (8 kí tự tên kí tự mở rộng) Dung lượng tối đa phân vùng FAT đạt tối đa 2GB Hiện định dạng không sử dụng - FAT32 (File Allocation Table – 32bit) : Bắt đầu hỗ trợ từ hệ điều hành Windows 95 OSR2 Dung lượng tối đa phân vùng lên đến 2TB Hiện 18 định dạng sử dụng phổ biến Với thiết bị Flash USB sử dụng định dạng FAT32 copy liệu lớn 3GB - NTFS (Windows New Tech File System) : Được hỗ trợ hệ điều hành Windows NT/XP Dung lượng tối đa phân vùng lên đến 16 Exabytes (Tương đương triệu TB) 2.3 Định dạng (Format) - Trước sử dụng, phân vùng cần định dạng Có hai hình thức định dạng phân vùng : o Định dạng cấp thấp (Low level – format) : định dạng lại track, sector, cylinder Sự định dạng thường hãng sản xuất thực lần đầu trước xuất xưởng Format cấp thấp giúp cho ổ đĩa cứng sửa chữa phần lớn lỗi track sector o Định dạng cấp cao (High level – format) : Hệ điều hành cung cấp sẵn cho người dùng công cụ “Format” giúp định dạng lại phân vùng 19 Công cụ định dạng cấp cao HĐH cung cấp Có hình thức lựa chọn cho định dạng cấp cao : - Quick format (Định dạng nhanh) : Xóa vị trí lưu trữ kí tự để hệ điều hành ghi đè liệu lên Việc định dạng diễn nhanh - Normal format (Định dạng thường) : Xóa hoàn toàn liệu cũ đồng thời kiểm tra vùng hư hỏng, đánh dấu chúng không sử dụng Việc định dạng nhiều thời gian tùy thuộc vào dung lượng phân vùng 20 2.4 Một số lỗi thường gặp ổ cứng Thông thường, ổ đĩa cứng hư hỏng, nhiên ổ cứng bị lỗi kéo theo lỗi cho toàn hệ thống Dưới số lỗi thường xuất ổ cứng Phân mảnh Quá trình tương tác với ổ cứng (cài đặt, gỡ bỏ phần mềm, tạo xóa file liệu…) khiến liệu rải khắp nơi bề mặt đĩa cứng, từ đầu đọc phải di chuyển khó khăn để truy xuất liệu yêu cầu, làm giảm tốc độ truy xuất liệu ổ cứng Hiện tượng gọi phân mảnh ổ cứng Biết kì công nghệ ổ cứng (HDD & SSD) có tượng phân mảnh - Dấu hiệu : Tốc độ hiển thị tệp tin chậm, tốc độ truy xuất thư mục thấp, tốc độ toàn hệ thống giảm truy xuất liệu, thập chí dẫn đến treo máy - Các khắc phục : Sử dụng phần mềm Chống phân mảnh ổ cứng, phần mềm kiểm tra tệp tin bị phân mảnh thực “ghép mảnh” (hay gọi dồn đĩa) , từ liệu đĩa cứng xếp lại có thứ tự, bỏ liệu tạm không sử dụng Có thể sử dụng công cụ hệ thống HĐH Windows, nhiên tốc độ kiểm tra ghép mảnh hệ Windows trở xuống chậm, từ Windows 8, tốc độ nâng cao đáng kể Bad sector Bad sector mô tả cách đơn giản vùng nhớ ổ cứng bị lỗi, hệ điều hành phần mềm thực yêu cầu 21 đọc/ghi liệu lên vùng nhớ Mỗi bad sector vùng nhớ có kích cỡ nhỏ Bad sector phân chia thành lỗi Bad sector phần cứng (không thể sửa) Bad sector phần mềm (có thể sửa) * Dấu hiệu : Không thể truy cập vào phân vùng thư mục Máy tính bị treo làm việc DOS (thường lúc khởi động) Không format phân vùng format báo lỗi Bad_track Tiến hành Ghost lại máy báo lỗi Bad_Sector * Cách khắc phục : Sử dụng công cụ “Check” hệ điều hành Chức quét sửa chữa lỗi khả cho phép (Chỉ sửa lỗi phần mềm gây ra) Sử dụng phần mềm chuyên nghiệp Trong trường hợp sửa chữa, cần backup toàn liệu thực định dạng cấp thấp (low level – format) Việc làm sửa chữa hầu hết lỗi Bad sector 22 CHƯƠNG III CHUẨN GIAO TIẾP CỦA Ổ CỨNG Trong lịch sử phát triển, có nhiều chuẩn giao tiếp ổ đĩa cứng hệ thống Từ hệ ATA-1 (1988) chuẩn SATA-3 (Serial ATA -3), hệ có vượt trội tốc độ truy xuất liệu, khả tương thích phần cứng với chipset Ngày nay, chuẩn giao tiếp cũ không đáp ứng nhu cầu sử dụng người dùng, không tương thích với tốc độ phần cứng khác bị loại bỏ, máy tính hầu hết sử dụng hai chuẩn giao tiếp IDE (Parallel ATA) SATA (Serial ATA) 3.1 Chuẩn giao tiếp IDE (Integrated Drive Electronics) IDE (Integrated Drive Electronics) biết đến với tên Parallel ATA Ổ cứng sử dụng chuẩn giao tiếp IDE có mạch điện tử điều kiển tích hợp ổ đĩa IDE chuẩn giao diện, dùng trực tiếp bo mạch chủ máy tính, người ta gắn trực tiếp ổ đĩa cứng sử dụng chuẩn IDE lên bo mạch chủ mà không cần phải thông qua card điều kiển khe mở rộng bên 23 (Tuy nhiên người ta thường sử dụng dây cáp để liên kết ổ cứng với Mainboard nhằm tránh gây nứt gãy Mainboard trọng lượng ổ cứng nặng) Chuẩn IDE thực phương thức truyền tải liệu song song Ưu điểm so với cách truyền tải nối tiếp trước tốc độ truyền tải liệu tăng cao nhiều lần lúc gửi nhiều bit liệu Tuy nhiên, nhược điểm lại vấn đề tạp âm nhiễu (do có nhiều dây sử dụng nên dây gây nhiễu xuyên sang dây khác) Khe cắm chuẩn IDE Mainboard lên đến 40 chân tương ứng với 80 dây để truyền dẫn liệu từ ổ cứng đến Mainboard IDE bị giới hạn dung lượng đĩa tối đa 504 MB có tốc độ tương đổi chậm (133 MB/s) 24 3.2 Chuẩn giao tiếp SATA (Serial ATA) Sự vượt trội chuẩn giao tiếp SATA so với IDE Chuẩn SATA (Serial Avanced Technology Attachment) chuẩn ổ đĩa cứng tạo nhằm mục đích thay cho giao diện IDE SATA có tốc độ truyền tải khoảng 150MB/s (SATA -150) 300 MB/s (SATA – 300) so với tốc độ tối đa 133 MB/s công nghệ trước Giao tiếp SATA Chuẩn SATA truyền tải liệu kiểu nối tiếp, khắc phục nhược điểm nhiễu âm chuẩn IDE Tuy nhiên, làm tốc độ truyền tải liệu lại bị giảm, SATA sử dụng tốc độ đồng hồ (clock) cao nhiều lần so với chuẩn ATA sử dụng phương thức truyền tải nối tiếp trước đây, tốc độ truyền tải với chuẩn SATA cao so với truyền tải song song IDE Ổ cứng chuẩn SATA hỗ trợ liên kết với MainBoard qua cáp nối SATA thay hỗ trợ cắm trực tiếp chuẩn IDE 25 Cáp SATA Cáp SATA (đỏ) IDE (xanh) Serial ATA có hai đường dẫn liệu tách biệt, cho truyền liệu cho nhận liệu Trên thiết kế song song, có đường dẫn liệu, đường dẫn chia sẻ cho việc truyền nhận liệu Cáp Serial ATA 26 gồm có hai cặp dây (một cho truyền cho nhận) cách sử dụng cách thức truyền dẫn khác ba dây đất sử dụng cáp SATA có đến dây Do sử dụng phương thức truyền tải nối tiếp, số lượng dây cần thiết giảm đáng kể (chỉ cần sử dụng dây thay 40 chân – 80 dây IDE), điều giúp ích nhiều đến tản nhiệt máy tính, hiệu suất ổ cứng tăng lên đáng kể Các hệ chuẩn giao tiếp SATA SATA-1 : Phiên hệ Serial ATA đời vào ngày 7-12003, biết đến tên gọi SATA 1.5GBit/s, giao tiếp với tốc độ 1.5GBit/s (lý thuyết) không hỗ trợ NCQ (một công nghệ hỗ trợ hệ SATA sau đó, tối ưu hóa tốc độ thực lệnh) Trong trường hợp truyền liệu không mã hóa, chuẩn SATA-1 truyên liệu với tốc độ 150MB/s (tương đương 1.2 GBit/s), nhiều vượt trội so với IDE (PATA) 27 SATA-2 : Phiên hệ Serial ATA, giao tiếp với tốc độ 3.0 GBit/s (lý thuyết), thực tế truyền tối đa 300 MB/s (tương đương 2.4 GBit/s), tăng gấp đôi so với hệ Đặc biệt SATA-2 SATA-1 tương thích tốt với SATA-3 : Phiên mắt vào tháng 5-2009 Tốc độ lý thuyết lên đến 6.0 Gbit/s, thực tế chuẩn truyền tải với tốc độ 600MB/s, gấy đôi so vơi chuẩn SATA-2 SATA-3 tương thích với hệ 28 SATA-3.1 (mSATA) : Phiên thu nhỏ SATA-3, thiết kế để sử dụng dòng note thiết bị khác yêu cầu có ổ cứng kích thước nhỏ SATA-3.2 : Tên đầy đủ SATA Express, phiên nâng cấp để tăng tốc độ truyền lên tới 8.0GBit/s 16.0 GBit/s 29 E-SATA : Phiên thiết kế truyền liệu qua cổng USB 2.0 (có thể dùng cáp eSATA để kết nối), tốc độ tối đa đạt 3Gbit/s Serial ATA chuẩn giao tiếp đại, sử dụng rộng rãi Cả HDD SSD hỗ trợ giao tiếp SATA 30 CHƯƠNG IV NGUỒN TÀI LIỆU Tài liệu thu thập từ nguồn : http://en.wikipedia.org/wiki/Main_Page http://kb.sandisk.com/ https://www.tinhte.vn/ http://vn-zoom.com/ http://thanhminhvn.blogspot.com/ http://thegioitinhoc.vn/29-hoi-dap-phan-cung/ 31 32 ... I TÌM HIỂU VỀ Ổ ĐĨA CỨNG 1.1 Khái niệm ổ đĩa cứng - Ổ đĩa cứng, hay gọi ổ cứng (tiếng Anh gọi Hard Disk Drive, viết tắt: HDD) thiết bị dùng để lưu trữ liệu bề mặt đĩa hình tròn phủ vật liệu từ... nhiều phát minh, cải tiến ổ cứng việc phát triển tiếp tục đến Năm 1955 Ổ cứng giới có tên IBM 350 Disk File chế tạo Reynold Johnson mắt năm 1955 máy tính IBM 305 Ổ cứng có tới 50 đĩa kích thước... NGUỒN TÀI LIỆU Tài liệu thu thập từ nguồn : http://en.wikipedia.org/wiki/Main_Page http://kb.sandisk.com/ https://www.tinhte.vn/ http://vn-zoom.com/ http://thanhminhvn.blogspot.com/ http://thegioitinhoc.vn/29-hoi-dap-phan-cung/
