Ổ đĩa cứng – HDD là gì? Tầm quan trọng của ổ cứng HDD

Chắc hẳn bạn đã nghe thấy cụm từ HDD không dưới một lần khi bạn đi mua hay sửa chữa Laptop, PC. Vậy bạn có biết HDD là gì không? Hãy cùng Hocvienit.vn tìm hiểu về HDD qua bài viết này nhé.

Ổ đĩa cứng – HDD là gì?

Ổ đĩa cứng – HDD là gì?

HDD là gì?

 

Ổ đĩa cứng, hay còn gọi là ổ cứng (tiếng Anh: Hard Disk Drive, viết tắt: HDD) là một thiết bị vô cùng quan trọng đối với mỗi máy tính. Thiết bị này có chức năng lưu trữ dữ liệu trên bề mặt các tấm đĩa hình tròn phủ vật liệu từ tính.

HDD

HDD

Giữa ổ đĩa có một động cơ quay 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 cái đĩa khi đang quay để giải mã thông tin.

 

Tất cả các dữ liệu được lưu trữ trên HDD sẽ không bị mất đi khi ngừng cung cấp nguồn điện cho chúng. Nhưng nếu dữ liệu bị mất do yếu tố hư hỏng phần cứng của ổ đĩa cứng thì những dữ liệu này thường rất khó lấy lại được.

 

Ngoài ra, ổ đĩa cứng là một thể thống nhất thành một khối duy nhất bao gồm các đĩa cứng được lắp ráp cố định trong ổ ngay từ khi sản xuất nên không thể thay thế được như các loại ổ đĩa khác như ổ đĩa mềm hay ổ đĩa quang.

 

Ngày nay, cùng với sự phát triển của công nghệ, kích thước của ổ đĩa cứng ngày càng được thu gọn nhưng dung lượng của chúng lại không hề nhỏ đi mà ngày càng tăng lên giúp cho việc truy xuất dữ liệu trở lên nhanh chóng và dễ dàng hơn.

Nguyên lý hoạt động của HDD

 

Giao tiếp với máy tính

 

Cơ chế đọc/ghi dữ liệu của máy tính chỉ được thực hiện khi xuất hiện các yêu cầu truy xuất dữ liệu hay cần ghi dữ liệu vào ổ đĩa cứng (hoặc các thiết bị sử dụng ổ đĩa cứng). Còn việc thực hiện giao tiếp với máy tính là do bo mạch của ổ đĩa cứng đảm nhiệm.

 

Quá trình đọc và ghi dữ liệu luôn luôn xảy ra không ngừng, do đó các tập tin luôn bị thay đổi, xáo trộn vị trí liên tục. Do đó các dữ liệu trên bề mặt đĩa cứng nằm rải rác khắp nơi trên bề mặt vật lý.

 

Mặt khác máy tính có khả năng xử lý đa nhiệm (thực hiện nhiều nhiệm vụ trong cùng một thời điểm) nên cần phải truy cập đến các tập tin khác nhau ở các thư mục khác nhau.

 

Như vậy chúng ta có thể thấy cơ chế đọc và ghi dữ liệu ở ổ đĩa cứng không chỉ đơn thuần là 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, đây là điểm đặc biệt giúp ổ đĩa cứng hơn nổi trội hơn hẳn so với các hình thức lưu trữ truy cập tuần tự (như băng từ).

 

Khi giải quyết một tác vụ, CPU đòi hỏi dữ liệu (nó sẽ hỏi tuần tự các bộ nhớ khác trước khi đến đĩa cứng mà thứ tự thường là cache L1-> cache L2 ->RAM) và sau đó đĩa cứng sẽ truy cập đến các dữ liệu chứa trên nó.

 

Đọc và ghi dữ liệu trên bề mặt đĩa

 

Hoạt động của đĩa cứng thực hiện đồng thời trên hai chuyển động: Chuyển động quay của các đĩa và chuyển động của các đầu đọc.

Cùng với đĩa cứng quay đều, cần di chuyển đầu đọc sẽ di chuyển đến các vị trí trên các bề mặt chứa phủ vật liệu từ theo phương bán kính của đĩa. Chuyển động này kết hợp với chuyển động quay của đĩa giúp đầu đọc/ghi có thể tới bất kỳ vị trí nào trên bề mặt đĩa.

 

Tại các vị trí cần đọc ghi, đầu đọc/ghi có các bộ cảm biến với điện trường để đọc dữ liệu (và tương ứng: phát ra một điện trường để xoay hướng các hạt từ khi ghi dữ liệu).

 

Dữ liệu được ghi/đọc đồng thời trên mọi đĩa. Việc thực hiện phân bổ dữ liệu trên các đĩa được thực hiện nhờ các mạch điều khiển trên bo mạch của ổ đĩa cứng.

Cấu tạo của HDD

 

Cụm đĩa

 

Đĩa từ: Bên trong ổ đĩa được cấu thành từ nhiều đĩa cứng được làm bằng nhôm hoặc hợp chất gốm thuỷ tinh. Bao phủ bên ngoài đĩa là một lớp từ và một lớp bảo vệ ở cả 2 mặt. Tất cả các đĩa này được xếp chồng lên nhau và gắn cùng với một trục mô tơ quay nên chúng đều có tốc độ quay cực nhanh và giống hệt nhau trong suốt phiên dùng máy.


Trục quay: có chức năng truyền chuyển động của đĩa từ.


Động cơ: Được gắn đồng trục với trục quay và các đĩa.

 

Cụm đầu dọc

 

Đầu đọc (head): Đầu đọc/ghi dữ liệu.

 

Cần di chuyển đầu đọc (head arm hoặc actuator arm): giúp các đầu từ dịch chuyển ngang trên bề mặt đĩa để chúng có thể ghi hay đọc dữ liệu.

 

Các cần di chuyển đầu đọc được gắn chung trên một trục quay (đồng trục) nên chúng di chuyển đồng thời với nhau, điều này cũng có nghĩa rằng khi việc đọc/ghi dữ liệu trên bề mặt (trên và dưới nếu là loại hai mặt) ở một vị trí nào thì ở bên mặt đĩa còn lại chúng cũng hoạt động cùng vị trí tương ứng.

 

Sự di chuyển của cần có thể được thực hiện theo hai phương thức sau:

 

  • Sử dụng động cơ bước để truyền chuyển động.
  • Sử dụng cuộn cảm để di chuyển cần bằng lực từ.

 

Cụm mạch điện

 

Mạch điều khiển: Là mạch nằm ở phía sau ổ cứng có nhiệm vụ điều khiển tốc độ quay đĩa, dịch chuyển các đầu từ và mã hóa, giải mã các tín hiệu ghi và đọc.

 

Mạch xử lý dữ liệu: Xử lý những dữ liệu đọc/ghi của ổ đĩa cứng.

 

Bộ nhớ đệm (cache hoặc buffer): là nơi mà dữ liệu của bạn được lưu trữ tạm thời trong quá trình đọc/ghi dữ liệu. Những dữ liệu này sẽ mất đi khi ổ đĩa cứng ngừng cung cấp điện.

 

Đầu cắm nguồn: cung cấp điện cho ổ đĩa cứng.

Đầu cắm nguồn của HDD

Đầu cắm nguồn của HDD

Đầu kết nối:có chức năng giao tiếp với máy tính.

 

Các cầu đấu thiết đặt (jumper): có khả năng cài đặt chế độ làm việc cho ổ đĩa cứng như tùy chọn trình tự các kênh trên giao tiếp IDE (master hay slave hoặc tự lựa chọn) hay thay đổi chế độ làm việc của ổ đĩa cứng (SATA 150 hoặc SATA 300) hoặc lựa chọn các thông số làm việc khác…

 

Võ đĩa cứng

 

Cấu tạo của vỏ ổ đĩa cứng gồm 2 phần cơ bản: Phần đế chứa các linh kiện được gắn bên trong và phần nắp đậy để bảo vệ chúng khỏi các tác động có hại.

 

Chức năng chính của vỏ đĩa cứng là định vị các linh kiện và ngăn cản tất cả hạt bụi trong không khí ở bên ngoài để đảm bảo không gian kín cho các linh kiện hoạt động.

 

Ngoài ra vỏ đĩa cứng còn có khả năng chịu được sự tác động (ở mức độ thấp) để bảo vệ ổ đĩa cứng.

 

Đĩa từ

 

Đĩa từ (platter): thường được chế tạo bằng nhôm hoặc thuỷ tinh, bề mặt phía trên được phủ một lớp vật liệu từ tính (đây cũng là nơi chứa dữ liệu của HDD).

 

Phụ thuộc vào từng hãng sản xuất khác nhau mà các loại đĩa này có thể sử dụng được một mặt hoặc cả hai mặt. Số lượng đĩa trong ổ đĩa cứng cũng không giống nhau, tùy thuộc vào dung lượng và công nghệ sản xuất của từng loại đĩa.

 

Track, Sector và Cylinder

 

Trên một mặt làm việc của đĩa có các đường tròn đông tâm dùng để ghi dữ liệu được gọi là Track, mỗi Track lại chia thành nhiều cung – gọi là Sector và mỗi cung ghi được 512 Byte dữ liệu theo tiêu chuẩn thông thường. Tập hợp tất cả các track có cùng bán kính (cùng số hiệu trên) ở các mặt đĩa khác nhau thành các Cylinder.

Track và Sector của HDD

Track và Sector của HDD

Số lượng Track và Sector đo được của mỗi ổ cứng là do nhà sản xuất sử dụng một chương trình đặc biệt để định dạng vật lý hay định dạng cấp thấp cho đĩa. Ví dụ như với một ổ đĩa cứng 10G có khoảng 7000 đường Track trên mỗi bề mặt đĩa và mỗi đường Track được chia thành khoảng 200 Sector.

 

Ngày nay để tăng dung lượng của đĩa lên cao hơn, người ta chia các mặt đĩa ra nhiều Track hơn và mỗi Track cũng được chia thành nhiều Sector hơn.

 

Trục quay

 

Trục quay là nơi gắn kết các đĩa từ lên nó và được nối trực tiếp với động cơ quay đĩa cứng truyền các chuyển động quay từ động cơ đến các đĩa từ.

 

Vật liệu cấu thành lên trục quay thường là các vật liệu nhẹ như hợp kim nhôm và được chế tạo cực kỳ tỉ mỉ và đảm bảo chính xác tuyệt đối để tránh những rủi ro khi trọng tâm của chúng bị sai lệch – bởi chỉ với một sự sai lệch cho dù là rất nhỏ cũng có thể dẫn đến sự rung lắc cho toàn bộ đĩa cứng khi làm việc ở tốc độ cao và hậu quả là quá trình đọc/ghi không còn chính xác nữa.

 

Đầu đọc/ghi

 

Với đầu đọc đơn giản thì chúng chỉ được cấu tạo từ lõi ferit (trước đây là lõi sắt) và cuộn dây (giống như nam châm điện). Mỗi mặt đĩa có một đầu đọc & ghi vì vậy nếu một ổ có 2 đĩa thì có 4 đầu đọc & ghi.

Đầu đọc ghi của HDD

Đầu đọc ghi của HDD

Công dụng của đầu đọc là đọc dữ liệu dưới dạng từ hoá trên bề mặt đĩa từ hoặc từ hoá lên các mặt đĩa khi ghi dữ liệu.

 

Hiện nay các đầu đọc được thiết kế nhỏ gọn hơn sao cho phù hợp với sự phát triển của các ứng dụng công nghệ mới.

Ưu và nhược điểm của HDD so với SSD

So sánh SSD với HDD

So sánh SSD với HDD

Ưu điểm của HDD

 

Chi phí sản xuất rẻ nên giá trên thị trường của ổ cứng HDD cũng rẻ hơn ổ cứng SSD và loại ổ cứng này thường được các nhà sản xuất máy tính sử dụng trên các dòng máy thông thường và có mức giá bình dân.

 

Nhược điểm của HDD

 

  • Tốc độ truy xuất hạn chế hơn so với ổ cứng SSD.
  • Trong quá trình hoạt động thường tỏa khá nhiều nhiệt và gây ra tiếng ồn.
  • Dễ bị sốc trong khi sử dụng.

Tầm quan trọng của HDD

 

Mặc dù công nghệ hiện này càng ngày càng vươn tới một tầm cao mới nhưng vẫn không thể thay thế được ổ cứng HDD nội bộ để gia tăng tốc độ cũng như cung cấp dung lượng cho hệ điều hành, các chương trình và các tệp tin quan trọng của bạn.

 

Trong một máy tính, ổ cứng HDD quyết định: Tốc độ khởi động máy, tốc độ đọc/ghi dữ liệu, mức độ an toàn của dữ liệu được lưu,khả năng duy trì hoạt động ổn định của hệ thống máy tính, máy chủ…

 

Tóm lại, có thể thấy ổ cứng là nơi khởi nguồn của tất cả hoạt động trong máy tính. Bất cứ điều gì bạn làm với máy tính từ chơi trò chơi, lướt web đến cả phục vụ cho công việc hàng ngày đều liên quan đến việc truy cập ổ đĩa cứng.

 

Chính vì vậy, mỗi khi bạn hay người thân của bạn có nhu cầu mua máy tính mới hãy cân nhắc kỹ càng tới ổ cứng của chiếc máy tính đó sao cho phù hợp nhất.

 

Nếu bạn là người đam mê công nghệ và có mong muốn tìm hiểu thêm về công nghệ. Hãy đến với Hocvienit.vn để nhận được những khóa học bổ ích nhất.

 

Hi vọng các thông tin trên giúp ích cho bạn. Chúc bạn thành công!

 

Mọi chi tiết xin vui lòng liên hệ:

CÔNG TY CỔ PHẦN HỌC VIỆN IT
MST: 0108733789
Tổng đài hỗ trợ: 024 3566 8686 – Hotline: 0981 223 001
Facebook: www.fb.com/hocvienit

Đăng ký kênh Youtube để theo dõi các bài học của Huấn luyện viên tốt nhất: http://bit.ly/Youtube_HOCVIENiT

Tham gia cộng đồng Học viện IT.vn tại: https://www.facebook.com/groups/www.hocvienit.vn/

Trụ sở Hà Nội: Số 8 ngõ 117 Thái Hà, Đống Đa, Hà Nội

Hồ Chí Minh: Số 283/45 Cách Mạng Tháng Tám, Phường 12, Quận 10, TP.HCM
Hải Phòng: Số 94 Quán Nam, Lê Chân, Hải Phòng

Thái Nguyên: Số 297 Lương Ngọc Quyến, TP. Thái Nguyên
Học viện IT.vn – Truyền nghề thực tế cùng bạn đến thành công! 

 

Bình luận

Chia sẻ bài viết



Top
HOTLINE: 0981 223 001
Zalo
Zalo