Thiết bị lưu trữ dữ liệu: ổ mềm FDD và ổ cứng HDD

Thiết bị lưu trữ dùng để lưu trữ hệ điều hành (Operating System), phần mềm, dữ liệu,…Thiết bị lưu trữ còn được gọi là bộ nhớ phụ hay bộ nhớ ngoài, thuộc loại bộ nhớ bất biến (non–volatile). Có nhiều thiết bị lưu trữ như đĩa mềm, ổ cứng, SSD, đĩa quang, USB,… Bài này sẽ trình bày những đặc điểm của HDD (ổ cứng) và FDD (ổ mềm).

1. Ổ mềm FDD (Floppy Disk Drive)

Có dung lượng giới hạn, tối đa 2.88 MB. Các đĩa mềm thường chỉ sử dụng dung lượng 1.44 MB.

Tốc độ truy xuất chậm, dung lượng hạn chế là lý do mà ổ đĩa mềm và đĩa mềm hầu như không còn sử dụng.

Đặc điểm:

• • Kích thước: 3.5”/5.25”
  • Dung lượng: 720KB, 1.44MB, 2.88MB
  • Kết nối: cáp 34 pin
  • Tốc độ quay: 300 rpm

2. Ổ cứng HDD (Hard Disk Drive)

Nhỏ gọn, tốc độ truy xuất nhanh, dung lượng lưu trữ lớn, bền. Thường sử dụng kích thức 3.5 inch hoặc 2.5 inch.

2.1. Cấu tạo vật lý của HDD

Gồm các thành phần:

• • Bộ khung
  • Trục quay
  • Đĩa từ
  • Đầu đọc/ghi
  • Bộ truyền động
  • Mạch điều khiển

Bộ khung làm bằng chất liệu nhôm, plastic để định vị, bảo đảm độ kín.

Đĩa từ làm bằng nhôm, hợp chất gốm và thuỷ tinh, 2 mặt được phủ lớp từ tính và lớp bảo vệ, được gắn trên cùng 1 trục, gồm nhiều đĩa từ được xếp chồng lên nhau.

Đầu đọc/ghi dùng đọc/ghi dữ liệu, mỗi mặt đĩa có một đầu đọc riêng.

Mạch điều khiển truyền tín hiệu giữa máy tính và HDD, điều khiển thao tác đọc/ghi, ổn định tốc độ quay.

Bộ nhớ Cache bộ nhớ đệm, lưu dữ liệu tạm thời.

Bộ truyền động motor dịch chuyển đầu từ, môtơ trục quay

2.2. Cấu tạo luận lý của HDD

Track là những vòng tròn đồng tâm trên mỗi mặt đĩa.

Sector là phần tử trên track, mỗi sector có kích thước 512 byte.

Cylinder là tập hợp những track đồng tâm của tất cả các lá đĩa.

Landing Zone là vị trí tạm ngưng của đầu đọc/ghi.

Cluster là tập hợp một hoặc nhiều sector.

3. Nguyên lý hoạt động HDD

Bề mặt đĩa từ được phủ một lớp mỏng chất có từ tính.

Ban đầu, các hạt từ tính không có hướng, khi đầu từ lướt qua, các hạt có từ tính được sắp xếp thành các hạt có hướng.

Trong quá trình ghi: tín hiệu điện đưa vào đầu từ thành các nam châm rất nhỏ. Chiều các hạt từ tùy theo tín hiệu điện đưa vào là 0 hoặc 1.

Trong quá trình đọc: đầu từ đọc lướt qua bề mặt đĩa dọc theo các đường track đã được ghi tín hiệu.

Tại điểm giao nhau của các hạt từ có từ trường biến đổi và cảm ứng lên đầu từ tạo thành một xung điện. Xung điện được lấy ra tín hiệu 0 hoặc 1.

4. Thông số kỹ thuật của HDD

Dung lượng

• • Khả năng lưu trữ dữ liệu của HDD
  • Dung lượng HDD bằng (số byte/sector) × (số sector/track) × (số cylinder) × (số đầu đọc/ghi)
  • Dung lượng HDD thường tính bằng GB, TB (250 GB, 500 GB, 1 TB,…)

Tốc độ quay của đĩa từ

• • Tốc độ quay của đĩa từ để đọc/ghi dữ liệu.
  • Thường được ký hiệu bằng rpm (revolutions per minute) là số vòng quay trong một phút (5400rpm, 7200rpm, 10.000rpm, 15.000rpm,…)

Bộ nhớ đệm (cache) trong ổ đĩa cứng có nhiệm vụ lưu tạm dữ liệu trong quá trình làm việc của ổ đĩa cứng. Dung lượng bộ nhớ cache trong ổ cứng thường khoảng vài MB (4MB, 8MB, 16MB,…)

Chuẩn kết nối là những quy định kỹ thuật giúp kết nối HDD và mainboard. Các chuẩn kết nối HDD như:

• • ATA/PATA/IDE
  • S-ATA
  • SCSI

Tham khảo bài Chân cắm nguồn và thiết bị lưu trữ trên mainboard để tìm hiểu các chuẩn kết nối của HDD.