Cấu tạo và cách thức hoạt động của HDD

Cấu tạo và cách thức hoạt động của HDD
5 (99.39%) 33 votes

Cấu tạo và hoạt động của HDD là những thông tin chi tiết về cấu tạo bên trong và cách thức hoạt động của ổ cứng. Bài viết sẽ trả lời cho câu hỏi: Ổ cứng HDD cấu tạo như thế nào? Cách thức lư trữ dữ liệu của ổ cứng HDD?

cấu tạo và cách thức hoạt động của ổ HDD

1. Giới thiệu về ổ cứng HDD ( Hard Disk Drive )

Cấu tạo và cách thức hoạt động của ổ cứng HDD có lẽ là điều băn khoăn của nhiều người dùng máy tính. Ổ cứng là thiết bị lưu trữ những ứng dụng và dữ liệu quan trọng của máy tính như:

+ Các hệ điều hành.

+ Các chương trình ứng dụng.

+ Các File văn bản.

Cùng với sự ra đời của máy tính cá nhân năm 1981, năm 1982 hãng IBM giới thiệu chiếc ổ cứng đầu tiên dành cho máy PC chỉ có 10MB nhưng bán với giá 1500USD, cho đến năm 2000 thế giới đã sản xuất được ổ cứng có dung lượng trên 40GB ( gấp 4000 lần ) và giá thì giảm xuống còn 75USD, và ngày nay (2006) đã xuất hiện ổ trên 300GB , trong tương lai sẽ xuất hiện những ổ cứng hàng nghìn GB. Cấu tạo và cách thức hoạt động của HDD luôn được các nhà sản xuất ổ cứng chú tâm nghiên cứu nhằm phát triển và ngày càng hoàn thiện loại ổ cứng này.

2. Cấu tạo của ổ cứng

  • Cấu tạo bên trong ở cứng

Đĩa từ : Bên trong ổ đĩa gồm nhiều đĩa cứng được làm bằng nhôm hoặc hợp chất gốm thuỷ tinh, đĩa được phủ một lớp từ và lớp bảo vệ ở cả 2 mặt, các đĩa được xếp chồng và cùng gắn với một trục mô tơ quay nên tất cả các đĩa đều quay cùng tốc độ, các đĩa quay nhanh trong suốt phiên dùng máy.

  • Cấu tạo đĩa và các đầu từ

Đầu từ đọc – ghi : Mỗi mặt đĩa có một đầu đọc & ghi vì vậy nếu một ổ có 2 đĩa thì có 4 đầu đọc & ghi

Mô tơ hoặc cuộn dây điều khiển các đầu từ : giúp các đầu từ dịch chuyển ngang trên bề mặt đĩa để chúng có thể ghi hay đọc dữ liệu .

Mạch điều khiển : Là mạch điện nằm phía sau ổ cứng , mạch này có các chức năng :

+ Điều khiển tốc độ quay đĩa
+ Điều khiển dịch chuyển các đầu từ
+ Mã hoá và giải mã các tín hiệu ghi và đọc

Trong cấu tạo và cách thức hoạt động của HDD không thể thiếu được những bộ phận trên, mỗi bộ phận lại có chức năng khác nhau.

3. Cấu trúc bề mặt đĩa 

cấu tạo và hoạt động của HDD

 

Một trong những yếu tố cấu tạo và cách thức hoạt động của HDD thì tcaasu trúc bề mặt đĩa cũng là vấn đề mà bạn nên quan tâm, vì bề mặt đĩa chính là nơi chứa dữ liệu bên trong ổ cứng. Ổ đĩa cứng gồm nhiều đĩa quay với vận tốc 5400 đến 7200 vòng/phút , trên các bề mặt đĩa là các đầu từ di chuyển để đọc và ghi dữ liệu.
Dữ liệu được ghi trên các đường tròn đồng tâm gọi là Track hoặc Cylinder, mỗi Track lại chia thành nhiều cung – gọi là Sector và mỗi cung ghi được 512 Byte dữ liệu .

+ Track và Sector có được là do các nhà sản xuất đĩa cứng sử dụng một chương trình đặc biệt để định dạng vật lý hay định dạng cấp thấp cho đĩa.

Với đĩa cứng khoảng 10G => có khoảng gần 7000 đường Track trên mỗi bề mặt đĩa và mỗi Track được chia thành khoảng 200 Sector.

Để tăng dung lượng của đĩa thì trong các đĩa cứng ngày nay, các Track ở ngoài được chia thành nhiều Sector hơn và mỗi mặt đĩa cũng được chia thành nhiều Track hơn và như vậy đòi hỏi thiết bị phải có độ chính xác rất cao. Cấu tạo và cách thức hoạt động của HDD là phạm trù đáng quan tâm, trong đó đĩa cứng cấu tạo trong HDD có cấu trúc đặc biệt được tạo thành nởi chất liệu thủy tinh, nhôm,…được bao phủ bởi lớp từ tính có khả năng lưu trữ dữ liệu. Khi sử dụng, người dùng sẽ chia phân vùng thành các ổ khác nhau trên bề mặt đĩa.

4. Nguyên tắc lưu trữ dữ liệu từ trên đĩa cứng

Lưu trữ dữ liệu cũng là vấn đề mà bạn nên quan tâm trong cấu tạo và cách thức hoạt động của HDD. Trên bề mặt đĩa người ta phủ một lớp mỏng chất có từ tính, ban đầu các hạt từ tính không có hướng , khi chúng bị ảnh hưởng bởi từ trường của đầu từ lướt qua , các hạt có từ tính được sắp xếp thành các hạt có hướng.

Đầu từ ghi – đọc được cấu tạo bởi một lõi thép nhỏ hình chữ U, một cuộn dây quấn trên lõi thép để đưa dòng điện vào (khi ghi) hay lấy ra (khi đọc), khe hở gọi là khe từ lướt trên bề mặt đĩa với khoảng cách rất gần, bằng 1/10 sợi tóc .

Trong quá trình ghi, tín hiệu điện ở dạng tín hiệu số 0, 1 được đưa vào đầu từ ghi lên bề mặt đĩa thành các nam châm rất nhỏ và đảo chiều tuỳ theo tín hiệu đưa vào là 0 hay 1 .

Trong quá trình phát, đầu từ đọc lướt qua bề mặt đĩa dọc theo các đường Track đã được ghi tín hiệu, tại điểm giao nhau của các nam châm có từ trường biến đổi và cảm ứng lên cuộn dây tạo thành một xung điện, xung điện này rất yếu được đưa vào khuếch đại để lấy ra tín hiệu 0,1 ban đầu .

5. Khái niệm về định dạng đĩa 

Các ổ đĩa cứng khi xuất xưởng thì bề mặt đĩa vẫn là lớp từ tính đồng nhất, để có thể ghi dữ liệu lên đĩa ta phải thực hiện qua ba bước :

  • Định dạng vật lý hay định dạng cấp thấp
  • Phân vùng
  • Định dạng cấp cao

Trong đó định dạng cấp thấp là công việc của nhà sản xuất ổ đĩa còn phân vùng và định dạng cấp cao là công việc của Kỹ thuật viên cài đặt máy tính .

6. Định dạng vật lý

Đây là công việc của nhà sản xuất ổ đĩa, quá trình được thực hiện như sau :

+ Sử dụng chương trình định dạng để tạo các đường Track

+ Chia các Track thành các Sector và điền các thông tin bắt đầu và kết thúc cho mỗi Sector.

7. Phân vùng ổ đĩa 

Phân vùng là quá trình chia ổ đĩa vật lý thành nhiều ổ Logic khác nhau và trên mỗi ổ logic ta có thể cài một hệ điều hành, vì vậy một ổ cứng ta có thể cài được nhiều hệ điều hành .

Ngoài ra ta có thể sử dụng chương trình Partition Magic để chia ổ và tạo các phân vùng, trường hợp này thưòng sử dụng khi ta chia lại ổ trong khi ổ đang có hệ điều hành.

Trên đây là cấu tạo và cách thức hoạt động của HDD, việc tìm hiểu thông tin về vấn đề này sẽ giúp bạn sử dụng ổ cứng một cách hiệu quả hơn.

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *