Thực đơn
trang chủChương trình

Ổ cứng hoạt động như thế nào? Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của ổ cứng

Hướng dẫn

Sử dụng trình quản lý tệp thông thường của hệ điều hành của bạn làm công cụ nếu ổ đĩa quang được sử dụng để sao lưu hoặc truyền tệp. Trong trường hợp này, cấu trúc lưu trữ và định dạng tệp trên đó không có bất kỳ tính năng đặc biệt nào. Trong hệ điều hành Windows, trình quản lý tệp (Explorer) tự động khởi động khi bạn đưa đĩa DVD vào ổ đĩa. Chọn tất cả các đối tượng cần thiết của đĩa nguồn trong cửa sổ của nó và nhấn tổ hợp phím Ctrl + C để hệ điều hành ghi nhớ danh sách những gì đang được sao chép. Sau đó đi đến ổ đĩa và thư mục trên máy tính nơi bạn muốn đặt thông tin và nhấn tổ hợp phím Ctrl + V (lệnh dán). Sau đó, quá trình sao chép DVD bắt đầu.

Quy trình sao chép đĩa nguồn sẽ không khác với quy trình được mô tả ở bước đầu tiên ngay cả khi dữ liệu trên đó được ghi ở định dạng DVD và không sử dụng bất kỳ hệ thống bảo vệ nào. Nếu có biện pháp bảo vệ, thì bạn sẽ phải sử dụng các chương trình phù hợp để làm việc với đĩa quang hơn là trình quản lý tệp thông thường. Ví dụ: đây có thể là ứng dụng Slysoft CloneDVD hoặc Slysoft AnyDVD, DVD Mate, DVD Decrypter, v.v. Trình tự hành động khi sử dụng chúng là khác nhau, nhưng nguyên tắc chung là giống nhau - trong các biểu mẫu chương trình, bạn cần chỉ ra nguồn đĩa và vị trí lưu thông tin và ứng dụng sẽ tự thực hiện phần còn lại.

Sử dụng phần mềm tạo ảnh đĩa nếu bạn muốn sử dụng bản sao ảo của DVD gốc được lưu trữ trên máy tính của mình. Các chương trình như vậy, ngoài việc sao chép thông tin, còn ghi ở định dạng đặc biệt và tất cả các chi tiết về vị trí của nó trên đĩa quang, sau đó có thể thực hiện quy trình ngược lại - sao chép hầu như một bản sao chính xác của bản gốc hoặc ghi nó vào một đĩa DVD trắng. Các ứng dụng thuộc loại này phổ biến nhất hiện nay là Alcohol 120%, Daemon Tools, Nero Burning ROM. Khi sử dụng các chương trình này, nguyên tắc hoạt động chung cũng giống nhau: chỉ định đĩa nguồn và vị trí lưu hình ảnh của nó, và chương trình sẽ thực hiện phần còn lại. Ví dụ: trong ứng dụng Daemon Tools, bạn nên nhấp vào nút “Tạo hình ảnh đĩa”, trong hộp thoại mở ra, đảm bảo rằng giá trị trong trường “Ổ đĩa” trỏ đến ổ đĩa DVD mong muốn và, nếu cần, thay đổi địa chỉ lưu trong trường “Hình ảnh đầu ra”. Ngoài ra, tại đây bạn có thể chọn hộp kiểm “Nén dữ liệu hình ảnh” nếu bạn muốn tiết kiệm dung lượng trên ổ cứng của mình. Sau khi nhấp vào nút "Bắt đầu", quá trình sẽ tự bắt đầu, có thể mất vài giờ - thời lượng phụ thuộc vào lượng thông tin trên đĩa và tốc độ đọc thông tin đó trong ổ đĩa DVD của bạn.

Mỗi người trong chúng ta hàng ngày đều gặp phải nhiều thuật ngữ máy tính khác nhau, kiến ​​thức về chúng còn rất hời hợt và một số thuật ngữ hoàn toàn xa lạ với chúng ta. Và tại sao biết bất cứ điều gì về điều gì đó không liên quan đến chúng tôi hoặc không làm phiền chúng tôi. Không phải nó? Đó là một sự thật ai cũng biết: miễn là một số thiết bị (bao gồm cả ổ cứng) hoạt động bình thường và không có vấn đề gì, thì sẽ không ai bận tâm đến sự phức tạp trong hoạt động của nó, và điều này chẳng có ích gì.

Tuy nhiên, tại những thời điểm trục trặc xảy ra trong quá trình vận hành của bất kỳ thiết bị đơn vị hệ thống nào hoặc đơn giản là đột nhiên cần trợ giúp về máy tính, nhiều người dùng ngay lập tức lấy tuốc nơ vít và một cuốn sách “những điều cơ bản về kiến ​​thức máy tính hoặc cách khôi phục máy tính tại nhà. ” Và họ cố gắng tự mình giải quyết vấn đề mà không cần nhờ đến sự trợ giúp của chuyên gia. Và thường thì điều này kết thúc rất tồi tệ đối với máy tính của họ.

  • Những khái niệm về “ổ cứng” hay “ổ cứng” và nguồn gốc của chúng

Định nghĩa và nguồn gốc của khái niệm “ổ cứng”

Vì vậy, chủ đề của bài viết tiếp theo của chúng tôi lần này sẽ là một bộ phận dự phòng của đơn vị hệ thống như ổ cứng. Chúng tôi sẽ xem xét chi tiết ý nghĩa của khái niệm này, nhớ lại ngắn gọn lịch sử phát triển của nó và tìm hiểu chi tiết hơn về cấu trúc bên trong, phân tích các loại chính, giao diện và chi tiết kết nối của nó. Ngoài ra, chúng ta hãy nhìn về tương lai một chút, thậm chí có thể gần đến hiện tại và cho bạn biết điều gì đang dần thay thế những chiếc ốc vít cũ tốt. Nhìn về phía trước, có thể nói đây là những ổ cứng thể rắn hoạt động theo nguyên lý của ổ flash USB - thiết bị SSD.

Ổ cứng đầu tiên trên thế giới, loại mà chúng ta thường thấy và sử dụng hiện nay, được phát minh bởi nhân viên IBM Kenneth Houghton vào năm 1973. Mẫu này được gọi là sự kết hợp bí ẩn của các con số: 30-30, giống như cỡ nòng của khẩu súng trường Winchester nổi tiếng. Không khó để đoán rằng đây là nguồn gốc của một trong những cái tên - Winchester, loại súng này vẫn còn được ưa chuộng. chuyên gia CNTT. Hoặc có lẽ ai đó mới đọc nó lần đầu tiên.

Hãy chuyển sang định nghĩa: ổ cứng (hoặc, nếu thuận tiện cho bạn, ổ cứng, ổ cứng, ổ cứng hoặc vít) là thiết bị lưu trữ của máy tính (hoặc máy tính xách tay), trên đó sử dụng chức năng đọc/ghi đặc biệt. đầu, thông tin được ghi, lưu trữ và xóa khi cần thiết.

“Tất cả những thứ này khác với đĩa mềm hay CD-DVD đơn giản như thế nào?” - bạn hỏi. Vấn đề là, không giống như các phương tiện quang học hoặc linh hoạt, ở đây dữ liệu được ghi trên các tấm nhôm hoặc thủy tinh cứng (do đó có tên như vậy, mặc dù ai đó có thể đã đoán ra), trên đó phủ một lớp mỏng vật liệu sắt từ, thường là crom dioxide. được sử dụng cho những mục đích này.

Toàn bộ bề mặt của các tấm từ tính quay như vậy được chia thành các rãnh và cung, mỗi rãnh có dung lượng 512 byte. Một số ổ đĩa chỉ có một đĩa như vậy. Những cái khác chứa mười một tấm trở lên và thông tin được ghi trên cả hai mặt của mỗi tấm.

Cơ cấu nội bộ

Bản thân thiết kế của ổ cứng không chỉ bao gồm các thiết bị lưu trữ thông tin trực tiếp mà còn bao gồm một cơ chế đọc tất cả dữ liệu này. Nhìn chung, đây là điểm khác biệt chính giữa ổ cứng, đĩa mềm và ổ đĩa quang. Và không giống như bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên (RAM), đòi hỏi nguồn điện liên tục, ổ cứng là một thiết bị không ổn định. Bạn có thể rút phích cắm một cách an toàn và mang theo bên mình mọi lúc mọi nơi. Dữ liệu được lưu trên đó. Điều này trở nên đặc biệt quan trọng khi bạn cần khôi phục thông tin.

Bây giờ chúng ta hãy nói một chút về cấu trúc bên trong của ổ cứng. Bản thân ổ cứng bao gồm một khối kín chứa đầy không khí thông thường không có bụi dưới áp suất khí quyển. Chúng tôi khuyên bạn không nên mở nó ở nhà, vì... điều này có thể làm hỏng chính thiết bị. Dù bạn có gọn gàng đến đâu thì trong phòng vẫn luôn có bụi và nó có thể lọt vào bên trong hộp đựng. Các dịch vụ chuyên nghiệp chuyên phục hồi dữ liệu có một “phòng sạch” được trang bị đặc biệt, bên trong sẽ mở ổ cứng.

Thiết bị này cũng bao gồm một bảng mạch điều khiển điện tử. Bên trong khối là các bộ phận cơ khí của bộ truyền động. Một hoặc nhiều tấm từ được gắn vào trục quay của động cơ dẫn động quay đĩa.

Vỏ cũng chứa một công tắc tiền khuếch đại cho đầu từ. Đầu từ tự đọc hoặc ghi thông tin từ bề mặt của một trong các mặt của đĩa từ. Tốc độ quay đạt 15 nghìn vòng quay mỗi phút - điều này áp dụng cho các mẫu hiện đại.

Khi bật nguồn, bộ xử lý ổ cứng bắt đầu bằng việc kiểm tra các thiết bị điện tử. Nếu mọi thứ đều ổn, động cơ trục chính sẽ bật. Sau khi đạt đến tốc độ quay tới hạn nhất định, mật độ của lớp không khí chảy giữa bề mặt đĩa và đầu sẽ đủ để thắng lực ép đầu vào bề mặt.

Kết quả là đầu đọc/ghi “treo” phía trên tấm bán dẫn ở một khoảng cách rất nhỏ chỉ 5-10 nm. Hoạt động của đầu đọc/ghi tương tự như nguyên lý hoạt động của kim trong máy hát, chỉ có một điểm khác biệt - nó không tiếp xúc vật lý với đĩa, trong khi ở máy hát, đầu kim tiếp xúc với bản ghi. .

Khi nguồn máy tính tắt và các đĩa dừng lại, đầu được hạ xuống vùng không hoạt động của bề mặt đĩa, cái gọi là vùng đỗ xe. Vì vậy, không nên tắt máy tính một cách bất thường - chỉ bằng cách nhấn nút tắt máy hoặc rút dây nguồn ra khỏi ổ cắm. Điều này có thể dẫn đến hỏng toàn bộ ổ cứng. Những mẫu xe đầu tiên có phần mềm đặc biệt giúp khởi động hoạt động đỗ xe bằng đầu.

Trong các ổ cứng HDD hiện đại, đầu đọc sẽ tự động được đưa vào khu vực đỗ xe khi tốc độ quay giảm xuống dưới mức danh định hoặc khi có lệnh tắt nguồn. Các đầu chỉ được đưa trở lại khu vực làm việc khi đạt được tốc độ quay định mức của động cơ.

Chắc chắn câu hỏi đã chín muồi trong tâm trí tò mò của bạn - khối đĩa được niêm phong như thế nào và khả năng bụi hoặc các hạt nhỏ khác có thể rò rỉ ở đó là bao nhiêu? Như chúng tôi đã viết ở trên, chúng có thể dẫn đến hỏng ổ cứng hoặc thậm chí làm hỏng ổ cứng và mất thông tin quan trọng.

Nhưng đừng lo lắng. Các nhà sản xuất đã cung cấp mọi thứ từ lâu. Khối đĩa cùng với động cơ và các đầu được đặt trong một vỏ kín đặc biệt - một khối kín (buồng). Tuy nhiên, nội dung của nó không hoàn toàn cách ly với môi trường; cần phải di chuyển không khí từ buồng ra bên ngoài và ngược lại.

Điều này là cần thiết để cân bằng áp suất bên trong khối với bên ngoài để tránh biến dạng vỏ. Sự cân bằng này đạt được bằng cách sử dụng một thiết bị đặc biệt gọi là bộ lọc khí áp. Nó nằm bên trong khối kín.

Bộ lọc có thể bắt được các hạt nhỏ nhất có kích thước vượt quá khoảng cách giữa đầu đọc/ghi và bề mặt sắt từ của đĩa. Ngoài bộ lọc nêu trên, còn có một bộ lọc khác - bộ lọc tuần hoàn. Nó bẫy các hạt có trong luồng không khí bên trong thiết bị. Chúng có thể xuất hiện ở đó do sự bong ra của quá trình thụ phấn từ tính của các đĩa (chắc chắn bạn đã từng nghe cụm từ “hard has drop off”). Ngoài ra, bộ lọc này còn bắt được những hạt mà “đồng nghiệp” khí áp của nó đã bỏ sót.

Giao diện kết nối ổ cứng

Ngày nay, để kết nối ổ cứng với máy tính, bạn có thể sử dụng một trong ba giao diện: IDE, SCSI và SATA.

Ban đầu, vào năm 1986, giao diện IDE chỉ được phát triển để kết nối ổ cứng. Sau đó nó được sửa đổi thành giao diện ATA mở rộng. Kết quả là bạn có thể kết nối không chỉ ổ cứng mà còn cả ổ CD/DVD.

Giao diện SATA nhanh hơn, hiện đại hơn và hiệu quả hơn ATA.

Đổi lại, SCSI là giao diện hiệu suất cao có khả năng kết nối nhiều loại thiết bị khác nhau. Điều này không chỉ bao gồm các thiết bị lưu trữ thông tin mà còn bao gồm nhiều thiết bị ngoại vi khác nhau. Ví dụ: máy quét SCSI nhanh hơn. Tuy nhiên, khi bus USB xuất hiện, nhu cầu kết nối thiết bị ngoại vi qua SCSI đã biến mất. Vì vậy, nếu bạn may mắn gặp được anh ấy ở đâu đó thì hãy coi mình là người may mắn.

Bây giờ hãy nói một chút về việc kết nối với giao diện IDE. Hệ thống có thể có hai bộ điều khiển (chính và phụ), mỗi bộ điều khiển có thể kết nối hai thiết bị. Theo đó, chúng ta lấy tối đa 4: master chính, Slave chính và Master phụ, Slave phụ.

Sau khi kết nối thiết bị với bộ điều khiển, bạn nên chọn chế độ hoạt động của thiết bị. Nó được chọn bằng cách cài đặt một jumper đặc biệt (được gọi là jumper) ở một vị trí nhất định trong đầu nối (bên cạnh đầu nối để kết nối cáp IDE).

Cần nhớ rằng thiết bị nhanh hơn sẽ được kết nối với bộ điều khiển trước và được gọi là thiết bị chính. Người thứ hai được gọi là nô lệ. Thao tác cuối cùng sẽ là kết nối nguồn, để làm được điều này chúng ta cần chọn một trong các cáp cấp nguồn. Thông tin này sẽ hữu ích cho bạn nếu bạn có một chiếc máy tính rất cũ. Vì trong thời hiện đại, nhu cầu thao tác như vậy đã không còn nữa.

Kết nối qua SATA dễ dàng hơn nhiều. Cáp cho nó có cùng đầu nối ở cả hai đầu. Ổ đĩa SATA không có nút nhảy, vì vậy bạn không cần phải chọn chế độ hoạt động của thiết bị - ngay cả một đứa trẻ cũng có thể xử lý được. Nguồn được kết nối bằng cáp đặc biệt (3,3 V). Tuy nhiên, có thể kết nối thông qua bộ chuyển đổi với cáp nguồn thông thường.

Hãy đưa ra một lời khuyên hữu ích: nếu bạn bè thường đến gặp bạn với ổ cứng của họ để sao chép phim hoặc nhạc mới (vâng, bạn bè của bạn khắt khe đến mức họ không mang theo ổ cứng gắn ngoài mà là ổ cứng gắn trong thông thường), và bạn đã mệt mỏi với việc quay vòng toàn bộ đơn vị hệ thống thời gian, chúng tôi khuyên bạn nên mua một ngăn đặc biệt cho ổ cứng (nó được gọi là Giá đỡ di động). Chúng có sẵn với cả giao diện IDE và SATA. Để kết nối một ổ cứng bổ sung khác với máy tính của bạn, chỉ cần nhét nó vào một túi như vậy là xong.

Ổ SSD - một giai đoạn phát triển mới

Ngay hôm nay (và thậm chí có thể là ngày hôm qua), giai đoạn tiếp theo trong quá trình phát triển các thiết bị lưu trữ thông tin đã bắt đầu. Ổ cứng đang được thay thế bằng loại mới - SSD. Tiếp theo chúng tôi sẽ cho bạn biết về nó chi tiết hơn.

Vì vậy, SSD (Solid State Disk) là ổ cứng thể rắn hoạt động dựa trên nguyên tắc bộ nhớ flash USB. Một trong những đặc điểm phân biệt quan trọng nhất của nó với ổ cứng và ổ đĩa quang thông thường là thiết bị của nó không bao gồm bất kỳ bộ phận chuyển động hoặc thành phần cơ khí nào.

Các ổ đĩa loại này, như thường lệ, ban đầu được phát triển dành riêng cho mục đích quân sự cũng như cho các máy chủ tốc độ cao, vì các ổ cứng cũ tốt không còn đủ nhanh và đáng tin cậy cho những nhu cầu như vậy.

Hãy liệt kê những ưu điểm quan trọng nhất của SSD:

  • Thứ nhất, việc ghi và đọc thông tin từ SSD nhanh hơn nhiều (hàng chục lần) so với HDD. Hoạt động của ổ cứng thông thường bị chậm lại rất nhiều do chuyển động của đầu đọc/ghi. Và bởi vì Nếu SSD không có thì không có vấn đề gì.
  • Thứ hai, do sử dụng đồng thời tất cả các mô-đun bộ nhớ được lắp trong ổ SSD nên tốc độ truyền dữ liệu cao hơn rất nhiều.
  • Thứ ba, họ không dễ bị sốc. Mặc dù ổ cứng có thể mất một số dữ liệu khi bị va đập hoặc thậm chí bị hỏng, đây là điều xảy ra thường xuyên nhất - hãy cẩn thận!
  • Thứ tư, chúng tiêu thụ ít năng lượng hơn, giúp sử dụng thuận tiện trong các thiết bị chạy bằng pin - máy tính xách tay, netbook, ultrabook.
  • Thứ năm, loại ổ đĩa này hầu như không tạo ra tiếng ồn trong quá trình hoạt động, ngược lại khi vận hành ổ cứng chúng ta nghe thấy tiếng quay của đĩa và chuyển động của đầu. Và khi chúng bị hỏng, nhìn chung sẽ có tiếng nứt hoặc tiếng gõ mạnh từ đầu.

Nhưng đừng giấu giếm: có lẽ có hai nhược điểm của SSD - 1) đối với dung lượng nhất định của nó, bạn sẽ phải trả nhiều tiền hơn cho một ổ cứng có cùng dung lượng bộ nhớ (sự khác biệt sẽ nhiều lần, mặc dù mỗi năm nó trở nên ít hơn và ít hơn); 2) SSD có số chu kỳ đọc/ghi tương đối nhỏ, hạn chế (tức là tuổi thọ sử dụng vốn đã hạn chế).

Như vậy, chúng ta đã làm quen với khái niệm “ổ cứng”, tìm hiểu cấu tạo, nguyên lý hoạt động và tính năng của các giao diện kết nối khác nhau. Chúng tôi hy vọng rằng thông tin được cung cấp dễ hiểu và quan trọng nhất là hữu ích.

Nếu bạn gặp khó khăn trong việc lựa chọn, nếu bạn không thể xác định loại ổ cứng nào mà bo mạch chủ của bạn hỗ trợ, giao diện nào phù hợp hoặc kích thước ổ cứng HDD nào sẽ phù hợp nhất với nhu cầu của bạn, thì bạn luôn có thể liên hệ với dịch vụ máy tính Compolife để được trợ giúp trên toàn lãnh thổ của chúng tôi. dịch vụ.

Các chuyên gia của chúng tôi sẽ giúp bạn lựa chọn và thay thế ổ cứng. Ngoài ra, bạn có thể yêu cầu cài đặt một thiết bị mới trong thiết bị hệ thống hoặc máy tính xách tay của bạn từ chúng tôi.

Gọi chuyên gia

Bài giảng số 5: Thiết bị lưu trữ thông tin

Kế hoạch

1. Ổ cứng
2. Ổ đĩa thể rắn

1. Ổ cứng

Tài liệu tham khảo lịch sử

Trong quá trình phát triển ổ cứng, sáu kích thước tiêu chuẩn – hệ số dạng – đã thay đổi.

Hình 1. Kích thước ổ cứng

1956 - Ổ cứng IBM 350 là một phần của máy tính sản xuất đầu tiên, IBM 305 RAMAC. Ổ đĩa chiếm một chiếc hộp có kích thước bằng một chiếc tủ lạnh lớn và nặng 971 kg, tổng dung lượng bộ nhớ của 50 đĩa mỏng được bọc bằng sắt nguyên chất có đường kính 610 mm quay trong đó là khoảng 5 triệu byte 6 bit (3,5 MB trong số byte 8 bit).
1980 - Winchester 5,25 inch đầu tiên, Shugart ST-506, 5 MB.
1981 – Shugart ST-412 5,25 inch, 10 MB.
1986 – Tiêu chuẩn SCSI, ATA (IDE).
1991 – dung lượng tối đa 100 MB.
1995 – dung lượng tối đa 2 GB.
1997 – dung lượng tối đa 10 GB.
1998 – Tiêu chuẩn UDMA/33 và ATAPI.
1999 - IBM phát hành Microdrive với dung lượng 170 và 340 MB.
2002 – Chuẩn ATA/ATAPI-6 và ổ đĩa có dung lượng trên 137 GB.
2003 – sự xuất hiện của SATA.
2005 – dung lượng tối đa 500 GB.
– Chuẩn Serial ATA 3G (hay SATA II), sự xuất hiện của SAS (Serial Attached SCSI).
2006 – ứng dụng phương pháp ghi vuông góc trong truyền động thương mại.
– sự xuất hiện của ổ cứng “lai” đầu tiên chứa khối bộ nhớ flash.
2007 - Hitachi giới thiệu ổ đĩa 1 TB thương mại đầu tiên.
2009 - dựa trên đĩa 500 GB của Western Digital, sau đó Seagate Technology LLC đã phát hành các mẫu có dung lượng 2 TB.
– Western Digital công bố tạo ra ổ cứng HDD 2,5 inch dung lượng 1 TB (mật độ ghi - 333 GB trên một đĩa)
– sự xuất hiện của chuẩn SATA 3.0 (SATA 6G).
2010 - Seagate bắt đầu phát triển ổ cứng 3TB.

Định nghĩa và thiết bị HDD
Ổ đĩa cứng hoặc HDD(Tiếng Anh) CứngĐĩaLái xe,ổ cứng), ổ cứng, Winchester, trong tiếng lóng máy tính "Đinh ốc", cứng, ổ đĩa cứng– một thiết bị lưu trữ thông tin dựa trên nguyên lý ghi từ tính. Nó là thiết bị lưu trữ dữ liệu chính trong hầu hết các máy tính.

Về cơ bản, HDD bao gồm các khối chính sau:
Đơn vị điện tử bao gồm các tiếp điểm và một vi mạch được đặt trên đó: Bộ điều khiển ổ cứng, đầu nối nguồn, khối nhảy, đầu nối cho cáp (giao diện kết nối).
Khối cơ khí bao gồm các tấm từ tính, trục xoay, cánh tay rocker, trục quay cánh tay rocker, bộ truyền động servo cánh tay rocker, đầu đọc và ghi.
Khung– đây là cấu trúc chứa tất cả các phần tử của ổ cứng HDD.

Hình 2. Sơ đồ thiết bị HDD

Hình 3. Thiết bị HDD

Nguyên tắc lưu trữ thông tin trên HDD
Thông tin trong ổ cứng HDD được ghi trên các tấm cứng (nhôm, gốm hoặc thủy tinh) được phủ một lớp vật liệu sắt từ (oxit sắt), thường là crom dioxide. Ổ cứng HDD sử dụng từ một đến nhiều tấm trên một trục.
Dữ liệu được lưu trữ trên các đĩa theo các rãnh đồng tâm, mỗi rãnh được chia thành các cung 512 byte bao gồm các miền được định hướng theo chiều ngang. Định hướng của các miền trong lớp từ tính dùng để nhận dạng thông tin nhị phân (0 hoặc 1). Kích thước của các miền xác định mật độ ghi dữ liệu nhằm mục đích đánh địa chỉ không gian bề mặt của các đĩa cứng, được chia thành bài hát- vùng vòng đồng tâm. Mỗi bản nhạc được chia thành các phần bằng nhau - lĩnh vực.

Hình trụ– một tập hợp các rãnh cách đều nhau tính từ tâm trên tất cả các bề mặt làm việc của đĩa cứng. Số đầu chỉ định bề mặt làm việc sẽ được sử dụng (nghĩa là rãnh cụ thể từ hình trụ) và số ngành– một khu vực cụ thể trên đường đua.

Việc tổ chức đọc/ghi dữ liệu diễn ra nhờ các đầu đọc/ghi (RW). Ở chế độ vận hành, GZZ không chạm vào bề mặt của các tấm do lớp luồng không khí đi vào được hình thành gần bề mặt trong quá trình quay nhanh. Khoảng cách giữa đầu và đĩa là vài nanomet (ở các đĩa hiện đại khoảng 10 nm). Việc không tiếp xúc cơ học đảm bảo tuổi thọ lâu dài của thiết bị. Khi đĩa không quay, các đầu từ được đặt ở trục chính hoặc bên ngoài đĩa trong khu vực an toàn (vùng đỗ xe), nơi loại trừ sự tiếp xúc bất thường của chúng với bề mặt đĩa.

Hình 4. Tổ chức các đĩa cứng.

Chế độ địa chỉ

Có 2 cách chính để đánh địa chỉ các cung trên đĩa: khu vực đầu xi lanh(Tiếng Anh) hình trụ— cái đầu— lĩnh vực, C.H.S.) Và địa chỉ khối tuyến tính(Tiếng Anh) tuyến tính khối địa chỉ, LBA).

C.H.S.
Với phương pháp này, khu vực này được xử lý theo vị trí vật lý của nó trên đĩa với 3 tọa độ - số xi lanh, số đầu Và số ngành. Trong các đĩa hiện đại có bộ điều khiển tích hợp, các tọa độ này không còn tương ứng với vị trí vật lý của khu vực trên đĩa và là “tọa độ logic”
Địa chỉ CHS giả định rằng tất cả các rãnh trong một vùng đĩa nhất định có cùng số lượng cung. Để sử dụng địa chỉ CHS bạn cần biết hình họcđĩa được sử dụng: tổng số trụ, đầu và cung trong đó. Ban đầu, thông tin này phải được nhập thủ công; trong tiêu chuẩn ATA, chức năng phát hiện hình học tự động đã được giới thiệu (lệnh Xác định Ổ đĩa).

LBA
Với phương pháp này, địa chỉ của khối dữ liệu trên phương tiện được chỉ định bằng địa chỉ tuyến tính logic. Địa chỉ LBA bắt đầu được triển khai và sử dụng vào năm 1994 cùng với tiêu chuẩn EIDE (IDE mở rộng). Các tiêu chuẩn ATA yêu cầu sự tương ứng một-một giữa chế độ CHS và LBA:
LBA = [ (Xi lanh * số đầu + đầu) * cung/rãnh ] + (Khu-1)
Phương pháp LBA tương ứng với Bản đồ ngành cho SCSI. BIOS của bộ điều khiển SCSI tự động thực hiện các tác vụ này, nghĩa là phương pháp đánh địa chỉ logic ban đầu là đặc trưng của giao diện SCSI.
Đặc điểm ổ cứng

Hiện tại, các đặc điểm ổ cứng sau được phân biệt:

Giao diện(Tiếng Anh) giao diện) – một tập hợp các đường liên lạc, tín hiệu được gửi dọc theo các đường này, phương tiện kỹ thuật hỗ trợ các đường quy tắc trao đổi (giao thức) này.
Ổ cứng được sản xuất thương mại có thể sử dụng các giao diện sau:

Dung tích(Tiếng Anh) dung tích) - lượng dữ liệu có thể được lưu trữ bởi ổ đĩa. Kể từ khi tạo ra những ổ đĩa cứng đầu tiên, nhờ sự cải tiến liên tục trong công nghệ ghi dữ liệu, dung lượng tối đa có thể của chúng không ngừng tăng lên. Dung lượng ổ cứng hiện đại (có kích thước 3,5 inch) vào đầu năm 2010. đạt 2000 GB (2 Terabyte). Tuy nhiên, Seagate đã xác nhận việc phát triển ổ cứng HDD 3TB.

Lưu ý: trái ngược với hệ thống tiền tố được áp dụng trong khoa học máy tính, biểu thị bội số của 1024 giá trị (xem: tiền tố nhị phân), khi chỉ định dung lượng ổ cứng, nhà sản xuất sử dụng các giá trị là bội số của 1000. Do đó, dung lượng của ổ cứng được đánh dấu là “200 GB” là 186,2 GB.

Kích thước vật lý (yếu tố hình thức) (Tiếng Anh) kích thước). Hầu hết tất cả các ổ đĩa hiện đại (2001-2008) dành cho máy tính cá nhân và máy chủ đều rộng 3,5 hoặc 2,5 inch - kích thước của giá đỡ tiêu chuẩn tương ứng cho chúng trong máy tính để bàn và máy tính xách tay. Các định dạng 1,8 inch, 1,3 inch, 1 inch và 0,85 inch cũng trở nên phổ biến. Việc sản xuất ổ đĩa ở dạng 8 và 5,25 inch đã bị ngừng.

Thời gian truy cập ngẫu nhiên (Tiếng Anh) ngẫu nhiên truy cập thời gian) - thời gian mà ổ cứng được đảm bảo thực hiện thao tác đọc hoặc ghi trên bất kỳ phần nào của đĩa từ. Phạm vi của tham số này nhỏ - từ 2,5 đến 16 ms. Theo quy định, ổ đĩa máy chủ có thời gian tối thiểu (ví dụ: Hitachi Ultrastar 15K147 - 3,7 ms), ổ đĩa dài nhất hiện nay là ổ dành cho thiết bị di động (Seagate Momentus 5400.3 - 12,5).

Tốc độ trục chính (Tiếng Anh) con quay tốc độ) - số vòng quay của trục chính trong một phút. Thời gian truy cập và tốc độ truyền dữ liệu trung bình phần lớn phụ thuộc vào thông số này. Hiện nay, ổ cứng được sản xuất với tốc độ quay tiêu chuẩn như sau: 4200, 5400 và 7200 (laptop), 5400, 7200 và 10.000 (máy tính cá nhân), 10.000 và 15.000 vòng/phút (máy chủ và máy trạm hiệu suất cao).

độ tin cậy(Tiếng Anh) độ tin cậy) - được định nghĩa là thời gian trung bình giữa các lần thất bại ( MTBF). Ngoài ra, phần lớn các đĩa hiện đại đều hỗ trợ công nghệ THÔNG MINH.

Số thao tác I/O mỗi giây - đối với các đĩa hiện đại, tốc độ này là khoảng 50 op./s với quyền truy cập ngẫu nhiên vào ổ đĩa và khoảng 100 op./giây với truy cập tuần tự.

Sự tiêu thụ năng lượng - một yếu tố quan trọng đối với thiết bị di động.

Mức độ ồn- tiếng ồn do cơ chế của bộ truyền động tạo ra trong quá trình hoạt động. Được biểu thị bằng decibel. Ổ đĩa yên tĩnh được coi là thiết bị có độ ồn khoảng 26 dB hoặc thấp hơn. Tiếng ồn bao gồm tiếng ồn quay trục chính (bao gồm tiếng ồn khí động học) và tiếng ồn định vị.

Chống va đập (Tiếng Anh) G— sốc Xếp hạng) - khả năng chống lại sự tăng hoặc sốc áp suất đột ngột của biến tần, được đo bằng đơn vị quá tải cho phép ở trạng thái bật và tắt.

Tốc độ truyền dữ liệu (Tiếng Anh) Chuyển khoản Tỷ lệ) với quyền truy cập tuần tự:

  • vùng đĩa bên trong: từ 44,2 đến 74,5 MB/s;
  • vùng đĩa ngoài: 60,0 đến 111,4 MB/s.

Dung lượng bộ đệm- bộ đệm là bộ nhớ trung gian được thiết kế để làm dịu đi những khác biệt về tốc độ đọc/ghi và tốc độ truyền qua giao diện. Trong đĩa năm 2009, nó thường thay đổi từ 8 đến 64 MB.

Mật độ ghi trên đĩa (mật độ diện tích) phụ thuộc vào khoảng cách giữa các rãnh (mật độ ngang) và kích thước tối thiểu của miền từ (mật độ dọc). Tiêu chí chung là mật độ ghi trên một đơn vị diện tích dung lượng đĩa hoặc đĩa. Mật độ ghi càng cao thì tốc độ truyền dữ liệu giữa các đầu và bộ đệm càng nhanh (tốc độ truyền dữ liệu bên trong). Dần dần, dự trữ tăng trưởng do bước nhảy vọt về công nghệ nêu trên bắt đầu giảm. Đến năm 2003, dung lượng điển hình của đĩa cứng đạt 80 GB. Năm 2004, đĩa có dung lượng 100 MB xuất hiện, năm 2005 - 133 MB, năm 2009 - 333 GB

Vùng dữ liệu có thể định địa chỉ tối thiểu trên đĩa cứng là lĩnh vực. Kích thước cung theo truyền thống là 512 byte. Năm 2006, IDEMA công bố chuyển đổi sang kích thước cung 4096 byte, dự kiến ​​hoàn thành vào năm 2010.

Phiên bản cuối cùng của Windows Vista, phát hành năm 2007, hỗ trợ hạn chế cho các đĩa có kích thước cung này.

Công nghệ ghi dữ liệu trên ổ cứng

Nguyên lý hoạt động của ổ cứng cũng tương tự như hoạt động của máy ghi băng. Bề mặt làm việc của đĩa di chuyển so với đầu đọc (ví dụ, ở dạng cuộn cảm có khe hở trong mạch từ). Khi một dòng điện xoay chiều được cung cấp (trong quá trình ghi) vào cuộn dây đầu, từ trường xoay chiều tạo ra từ khe hở đầu sẽ ảnh hưởng đến chất sắt từ của bề mặt đĩa và thay đổi hướng của vectơ từ hóa miền tùy thuộc vào cường độ tín hiệu. Trong quá trình đọc, sự chuyển động của các miền tại khe hở đầu dẫn đến sự thay đổi từ thông trong mạch từ của đầu từ, dẫn đến xuất hiện tín hiệu điện xoay chiều trong cuộn dây do tác dụng của cảm ứng điện từ.

Gần đây, hiệu ứng từ điện trở đã được sử dụng để đọc và các đầu từ điện trở được sử dụng trong đĩa. Ở chúng, sự thay đổi của từ trường dẫn đến sự thay đổi điện trở, tùy thuộc vào sự thay đổi cường độ từ trường. Những đầu như vậy giúp tăng khả năng đọc thông tin đáng tin cậy (đặc biệt ở mật độ ghi thông tin cao).

Phương pháp ghi song song
Các bit thông tin được ghi lại bằng một đầu nhỏ, đi qua bề mặt của một đĩa quay, từ hóa hàng tỷ vùng - miền rời rạc nằm ngang. Mỗi vùng này là một số 0 hoặc một logic, tùy thuộc vào độ từ hóa.

Mật độ ghi tối đa có thể đạt được khi sử dụng phương pháp này là khoảng 23 Gbit/cm2. Hiện nay, phương pháp này đang dần được thay thế bằng phương pháp ghi vuông góc.

Phương pháp ghi vuông góc
Phương pháp ghi vuông góc là một công nghệ trong đó các bit thông tin được lưu trữ trong các miền dọc. Điều này cho phép sử dụng từ trường mạnh hơn và giảm diện tích vật liệu cần thiết để ghi 1 bit. Mật độ ghi của các mẫu hiện đại là 60 Gbit/cm2. Ổ cứng ghi vuông góc đã có mặt trên thị trường từ năm 2005.

Phương pháp ghi nhiệt từ
Phương pháp ghi nhiệt từ Nhiệt-được hỗ trợtừ tínhghi âmHAMR) hiện là hứa hẹn nhất trong số những cái hiện có; nó hiện đang được tích cực phát triển. Phương pháp này sử dụng hệ thống làm nóng điểm của đĩa, cho phép đầu từ hóa các khu vực rất nhỏ trên bề mặt của nó. Sau khi đĩa được làm mát, từ hóa sẽ được “cố định”. Ổ cứng loại này vẫn chưa có mặt trên thị trường (tính đến năm 2009); chỉ có mẫu thử nghiệm với mật độ ghi là 150 Gbit/cm2. Sự phát triển của công nghệ HAMR đã diễn ra khá lâu nhưng các chuyên gia vẫn có những ước tính khác nhau về mật độ ghi tối đa. Do đó, Hitachi đặt tên giới hạn là 2,3-3,1 Tbit/cm² và đại diện của Seagate Technology gợi ý rằng họ sẽ có thể tăng mật độ ghi của phương tiện HAMR lên 7,75 Tbit/cm². Việc sử dụng rộng rãi công nghệ này dự kiến ​​sẽ diễn ra vào năm 2011-2012.

công nghệ đột kích

RAID (tiếng Anh. mảng dự phòng gồm các đĩa độc lập/rẻ tiền) mảng dự phòng của các ổ đĩa cứng độc lập/rẻ tiền - một ma trận gồm nhiều đĩa được điều khiển bởi bộ điều khiển, được kết nối với nhau bằng các kênh tốc độ cao và được coi là một tổng thể duy nhất. Tùy thuộc vào loại mảng được sử dụng, nó có thể cung cấp mức độ chịu lỗi và hiệu suất khác nhau. Dùng để tăng độ tin cậy của việc lưu trữ dữ liệu và/hoặc tăng tốc độ đọc/ghi thông tin (RAID 0).

đột kích 0

RAID 0 (“Striping”) là mảng đĩa gồm 2 đĩa trở lên, trong đó thông tin được chia thành các khối An và được ghi tuần tự vào ổ cứng. Theo đó, thông tin được ghi và đọc đồng thời, giúp tăng tốc độ.

Hình 5. Bố cục RAID 0

Thật không may, nếu một trong các đĩa bị lỗi, thông tin sẽ bị mất không thể phục hồi được, do đó nó được sử dụng ở nhà hoặc để lưu trữ tệp hoán trang hoặc tệp hoán đổi.

đột kích 1

RAID 1 (Phản chiếu - "phản chiếu"). Trong trường hợp này, một đĩa hoàn toàn giống với đĩa kia, điều này đảm bảo hoạt động nếu một đĩa bị lỗi, nhưng dung lượng sử dụng được giảm đi một nửa. Vì các đĩa được mua cùng lúc nên trong trường hợp lô bị lỗi, cả hai đĩa đều có thể bị lỗi. Tốc độ ghi xấp xỉ bằng tốc độ ghi trên một đĩa; có thể đọc từ hai đĩa cùng một lúc (nếu bộ điều khiển hỗ trợ chức năng này), điều này làm tăng tốc độ.

Hình 6. Bố cục RAID 1

Nó thường được sử dụng trong các văn phòng nhỏ để lưu trữ cơ sở dữ liệu hoặc để lưu trữ hệ điều hành.

đột kích 10

RAID 10 (RAID 1+0). Nó kết hợp các nguyên tắc của RAID 0 và RAID 1. Khi được sử dụng, mỗi ổ cứng có một “cặp gương” riêng và một nửa dung lượng khả dụng sẽ được sử dụng. Nó có thể hoạt động miễn là mỗi cặp có một đĩa làm việc. Hiệu suất ghi/ghi lại cao nhất, có thể so sánh với RAID 5 về tốc độ đọc. Được sử dụng để lưu trữ cơ sở dữ liệu dưới tải cao.

đột kích 5

RAID 5. Trong trường hợp này, tất cả dữ liệu được chia thành các khối và cho mỗi bộ, tổng kiểm tra được tính toán, được lưu trữ trên một trong các đĩa - được ghi theo chu kỳ vào tất cả các đĩa của mảng (xen kẽ với từng đĩa) và được sử dụng để khôi phục dữ liệu . Có khả năng chống mất không quá một đĩa.

Hình 7. Bố cục RAID 5

RAID 5 có hiệu suất đọc cao - thông tin được đọc từ hầu hết các đĩa, nhưng hiệu suất ghi giảm - cần phải tính tổng kiểm tra. Nhưng hoạt động quan trọng nhất là viết lại, vì nó diễn ra trong nhiều giai đoạn:
1) Đọc dữ liệu
2) Đọc tổng kiểm tra
3) So sánh dữ liệu mới và cũ
4) Ghi dữ liệu mới
5) Viết tổng kiểm tra mới
6) Được sử dụng khi cần khối lượng lớn và tốc độ đọc cao.

đột kích 6

RAID6 (ADG). Sự tiếp nối hợp lý của RAID 5. Điểm khác biệt là tổng kiểm tra được tính toán 2 lần và do đó, nó có độ tin cậy cao hơn (khả năng chống hỏng nhiều hơn 2 đĩa) và hiệu suất thấp hơn.

Hình 8. Bố cục RAID 6

Việc tổ chức hoạt động RAID được đảm bảo bởi bộ điều khiển RAID, có thể được tích hợp vào bo mạch chủ, bên trong (dưới dạng bo mạch) hoặc bên ngoài.

Hình 9. Bộ điều khiển RAID bên trong

Hai hoặc nhiều ổ đĩa được kết nối với bộ điều khiển trong máy chủ hoặc hộp ổ đĩa bên ngoài được kết nối với bộ điều khiển, tùy thuộc vào mức độ chịu lỗi đã chọn, nó bảo vệ một hoặc nhiều ổ đĩa khỏi bị hỏng trong khi vẫn duy trì chức năng.

Với bộ đệm cố định và đĩa SAS, nó bảo vệ khỏi các sự cố liên quan đến mất điện trừ khi xảy ra hư hỏng về điện đối với thiết bị. Nhưng nếu máy chủ bị hỏng thì có thể xảy ra mất dữ liệu.

Bảo vệ dữ liệu khỏi:
- sự cố phần cứng - hỏng hóc, hư hỏng, hỏng hóc thiết bị. Một phần, chỉ do lỗi ổ cứng;
- mất điện - bảo vệ một phần dữ liệu được lưu trữ trong bộ đệm của bộ điều khiển trong hàng đợi ghi, nhưng trong một khoảng thời gian giới hạn và chỉ khi có pin trên bộ điều khiển.

Không bảo vệ chống lại:
- lỗi phần mềm;
- nhân tố con người;
— các vấn đề về cơ sở hạ tầng (mặc dù tất cả các kết nối, theo quy định, đều nằm trong máy chủ);
- tai nạn;
- thiên tai.

Mục đích chính của ứng dụng là bảo vệ dữ liệu khỏi bị mất trong trường hợp ổ cứng bị lỗi; một trong những lý do để triển khai là nhu cầu tăng hiệu suất của hệ thống con đĩa.

Bộ điều khiển RAID được cung cấp bởi nhiều công ty: IBM, DELL, SUN, HP, Adaptec, 3ware, LSI và các công ty khác.

Mảng RAID bên ngoài

Hình 10.Mảng RAID bên ngoài

Cấp độ đầu tiên. Các đĩa và bộ điều khiển được đặt trong một hệ thống bên ngoài riêng biệt. Một hoặc nhiều máy chủ có thể được kết nối với một mảng bên ngoài bằng nhiều giao diện khác nhau, ví dụ SAS, iSCSI, FC. Hầu hết tất cả các hệ thống như vậy đều có quạt và nguồn điện dự phòng; nhiều hệ thống có khả năng lắp đặt bộ điều khiển dự phòng. Bản thân các mảng RAID bên ngoài đã mạnh mẽ và đáng tin cậy hơn các bộ điều khiển RAID bên trong và có thể được mở rộng lên hơn một trăm ổ đĩa (sử dụng kệ đĩa).

Hiện tại, nhiều mô hình có các công cụ quản lý và giám sát tiên tiến cho cả mảng và dữ liệu trên đó. Các công cụ theo dõi tình trạng của đĩa thông báo trước về khả năng xảy ra lỗi; hầu hết các nhà sản xuất có uy tín chỉ thay đổi đĩa dựa trên những thông báo này trước khi thực tế là không thể hoạt động. Một số kiểu máy có khả năng chụp ảnh nhanh, giúp bảo vệ dữ liệu và đơn giản hóa việc sao lưu.

Bảo vệ dữ liệu khỏi:
- sự cố phần cứng - một phần, nếu có sự trùng lặp của tất cả các hệ thống.
- Lỗi phần mềm - một phần, một số mảng có chức năng tạo bản sao tức thời, giúp tạo nhiều ảnh chụp nhanh;
- vấn đề về cơ sở hạ tầng - được bảo vệ trong điều kiện trùng lặp tất cả các mảng bên ngoài máy chủ;
— mất điện – bảo vệ một phần dữ liệu trong bộ đệm ghi của bộ điều khiển khi có pin. Sự hiện diện của nguồn điện dự phòng đảm bảo độ tin cậy cao hơn.

Không bảo vệ chống lại:
- nhân tố con người;
- tai nạn;
- thiên tai.

Lý do triển khai là do nhu cầu hợp nhất tài nguyên lưu trữ, quản lý đơn giản hơn, khả năng truy cập đồng thời (ví dụ: khi tạo cụm) hoặc nhu cầu về hiệu suất cao hoặc nhu cầu về độ tin cậy cao hơn (sao chép đường dẫn tới bộ điều khiển).

Đại diện tiêu biểu của lớp: Xyratex 5xxx/6xxx, Dell MD3000, IBM 3XXX, HP MSA 2000.

2. Ổ đĩa thể rắn

Hình 11. Ổ SSD

Ổ đĩa thể rắn (SSD, SSD) là thiết bị lưu trữ máy tính dựa trên chip nhớ được điều khiển bởi bộ điều khiển. Ổ SSD không chứa các bộ phận cơ khí chuyển động.

Có hai loại ổ cứng thể rắn: SSD dựa trên bộ nhớ tương tự RAM máy tính và SSD dựa trên bộ nhớ flash.

Hiện nay, ổ cứng thể rắn được sử dụng trong các thiết bị nhỏ gọn: máy tính xách tay, netbook, thiết bị liên lạc và điện thoại thông minh. Một số nhà sản xuất nổi tiếng đã chuyển hoàn toàn sang sản xuất ổ cứng thể rắn, ví dụ như Samsung đã bán mảng kinh doanh ổ cứng cho Seagate vào năm 2011.

Có các ổ cứng lai; các thiết bị như vậy kết hợp trong một thiết bị một ổ đĩa cứng từ tính (HDD) và một ổ cứng thể rắn tương đối nhỏ làm bộ nhớ đệm (để tăng hiệu suất và tuổi thọ của thiết bị cũng như giảm mức tiêu thụ điện năng). Cho đến nay, những đĩa như vậy được sử dụng chủ yếu trong các thiết bị di động (máy tính xách tay, điện thoại di động, v.v.).

Hình 12. Ổ đĩa lai Seagate Momentus XT 500 GB

Hình 13. Ổ đĩa lai Seagate Momentus XT 500 GB

Hình 14. Bộ phận điện tử của ổ đĩa lai Seagate Momentus XT 500 GB

Lịch sử phát triển

1978 - công ty StorageTek của Mỹ phát triển ổ đĩa bán dẫn hiện đại đầu tiên (dựa trên bộ nhớ RAM).
1982 - Công ty Cray của Mỹ giới thiệu ổ nhớ RAM bán dẫn cho siêu máy tính Cray-1 tốc độ 100 MBit/s và Cray X-MP tốc độ 320 MBit/s, dung lượng 8, 16 hoặc 32 triệu từ 64-bit.
1995 - Công ty M-Systems của Israel giới thiệu ổ đĩa flash bán dẫn đầu tiên.
2008 - Công ty Mtron Storage Technology của Hàn Quốc đã tạo ra được ổ SSD với tốc độ ghi 240 MB/s và tốc độ đọc 260 MB/s, điều này đã được trình diễn tại một triển lãm ở Seoul. Dung lượng của ổ này là 128 GB. Theo công ty, việc sản xuất các thiết bị như vậy sẽ bắt đầu vào năm 2009.
2009 – Super Talent Technology ra mắt ổ SSD 512 GB, OCZ giới thiệu ổ SSD 1 terabyte.

Hiện nay, các công ty đáng chú ý nhất đang phát triển mạnh mẽ định hướng SSD trong hoạt động của mình bao gồm Intel, Kingston, Samsung Electronics, SanDisk, Corsair, Renice, OCZ Technology, Crucial và ADATA. Ngoài ra, Toshiba đang thể hiện sự quan tâm của mình đối với thị trường này.

Thiết kế và vận hành

Ổ SSD có hai loại:

SSD NAND
NAND SSD – ổ đĩa được xây dựng dựa trên việc sử dụng không dễ bay hơi bộ nhớ (NAND SSD), xuất hiện tương đối gần đây với giá thấp hơn nhiều (từ 2 đô la Mỹ mỗi gigabyte) và bắt đầu tự tin chinh phục thị trường. Cho đến gần đây, chúng thua kém đáng kể so với các thiết bị lưu trữ truyền thống - ổ cứng - về tốc độ ghi, nhưng bù lại điều này bằng tốc độ truy xuất thông tin cao (định vị ban đầu). Ổ cứng thể rắn flash hiện nay đang được sản xuất với tốc độ đọc ghi cao hơn rất nhiều lần so với ổ cứng. Chúng được đặc trưng bởi kích thước tương đối nhỏ và tiêu thụ điện năng thấp.

RAMSSD
RAM SSD là ổ đĩa được xây dựng bằng cách sử dụng bay hơi bộ nhớ (giống như được sử dụng trong RAM PC) được đặc trưng bởi khả năng đọc, ghi và truy xuất thông tin cực nhanh. Nhược điểm chính của chúng là giá thành cực cao (từ 80 đến 800 đô la Mỹ cho mỗi Gigabyte). Chúng chủ yếu được sử dụng để tăng tốc hoạt động của các hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu lớn và các trạm đồ họa mạnh mẽ. Những ổ đĩa như vậy thường được trang bị pin để lưu dữ liệu trong trường hợp mất điện và các mẫu đắt tiền hơn được trang bị hệ thống sao lưu và/hoặc sao chép trực tuyến.

Ưu điểm và nhược điểm
Thuận lợi, so với ổ cứng (HDD):

  • không có bộ phận chuyển động;
  • tốc độ đọc/ghi cao, thường vượt quá thông lượng của giao diện ổ cứng (SAS/SATA II 3 Gb/s, SAS/SATA III 6 Gb/s, SCSI, Fibre Channel, v.v.);
  • sự tiêu thụ ít điện năng;
  • hoàn toàn không có tiếng ồn do không có bộ phận chuyển động và quạt làm mát;
  • độ bền cơ học cao;
  • phạm vi nhiệt độ hoạt động rộng;
  • sự ổn định của thời gian đọc tệp, bất kể vị trí hoặc sự phân mảnh của chúng;
  • kích thước và trọng lượng nhỏ;
  • Có tiềm năng hiện đại hóa lớn cả về bản thân các bộ truyền động và công nghệ sản xuất của chúng.
  • ít nhạy cảm hơn với các trường điện từ bên ngoài.

sai sót:

  • Nhược điểm chính của SSD là số chu kỳ ghi lại bị hạn chế. Bộ nhớ flash thông thường (MLC, ô đa cấp, ô nhớ đa cấp) cho phép bạn ghi dữ liệu khoảng 10.000 lần. Các loại bộ nhớ đắt tiền hơn (SLC, Ô một cấp, Ô nhớ một cấp) - hơn 100.000 lần Các sơ đồ cân bằng tải được sử dụng để chống hao mòn không đồng đều. Bộ điều khiển lưu trữ thông tin về số lần khối nào bị ghi đè và nếu cần, “hoán đổi chúng”;
  • Vấn đề là khả năng tương thích của ổ SSD với các phiên bản lỗi thời và thậm chí nhiều phiên bản hiện tại của dòng hệ điều hành Microsoft Windows, không tính đến các đặc điểm cụ thể của ổ SSD và khiến chúng bị hao mòn. Việc các hệ điều hành sử dụng cơ chế hoán đổi (phân trang) trên SSD cũng có khả năng làm giảm tuổi thọ của ổ;
  • Giá của một gigabyte ổ SSD cao hơn đáng kể so với giá của một gigabyte ổ cứng HDD. Ngoài ra, giá thành của SSD tỷ lệ thuận với dung lượng của chúng, trong khi giá thành của ổ cứng truyền thống phụ thuộc vào số lượng đĩa cứng và tăng chậm hơn khi dung lượng lưu trữ tăng lên.

Microsoft Windows và các máy tính thuộc nền tảng này có ổ đĩa thể rắn.

Windows 7 đã giới thiệu tính năng tối ưu hóa đặc biệt để làm việc với ổ đĩa thể rắn. Nếu bạn có ổ SSD, hệ điều hành này hoạt động với chúng khác với ổ HDD thông thường. Ví dụ: Windows 7 không áp dụng tính năng chống phân mảnh cho SSD, công nghệ Superfetch và ReadyBoost cũng như các kỹ thuật đọc trước khác giúp tăng tốc độ tải ứng dụng từ ổ cứng thông thường.

Các phiên bản trước của Microsoft Windows không có tính năng tối ưu hóa đặc biệt như vậy và được thiết kế để chỉ hoạt động với các ổ cứng thông thường. Vì vậy, ví dụ, một số thao tác với file Windows Vista nếu không bị vô hiệu hóa có thể làm giảm tuổi thọ của ổ SSD. Hoạt động chống phân mảnh nên bị vô hiệu hóa vì nó hầu như không ảnh hưởng đến hiệu suất của ổ SSD và chỉ làm ổ SSD bị hao mòn thêm.

Trở lại năm 2007, ASUS đã phát hành netbook EEE PC 701 với ổ SSD 4GB. Ngày 9 tháng 9 năm 2011, Dell công bố lần đầu tiên trên thị trường trang bị cho laptop Dell Precision bộ nhớ thể rắn 512GB với một ổ đĩa và 1TB với hai ổ đĩa lần lượt cho các mẫu máy tính M4600 và M6600. Nhà sản xuất ấn định giá cho một ổ đĩa SATA3 512GB tại thời điểm công bố là 1.120 USD.

Máy tính bảng Acer - model Iconia Tab W500 và W501, Fujitsu Stylistic Q550 chạy Windows 7 - chạy trên ổ SSD.

Máy tính Mac OS X và Macintosh có ổ SSD

Hệ điều hành Mac OS X, bắt đầu từ phiên bản 10.7 (Lion), cung cấp đầy đủ hỗ trợ TRIM cho bộ nhớ thể rắn được cài đặt trong hệ thống.

Từ năm 2010, Apple đã giới thiệu máy tính dòng Air được trang bị hoàn toàn bộ nhớ thể rắn dựa trên bộ nhớ Flash NAND. Cho đến năm 2010, người mua có thể chọn ổ cứng thông thường cho máy tính này, nhưng việc phát triển thêm dòng này theo hướng làm nhẹ và giảm tối đa thân máy tính trong dòng này đòi hỏi phải loại bỏ hoàn toàn ổ cứng thông thường để chuyển sang sử dụng ổ cứng thể rắn. ổ đĩa. Dung lượng bộ nhớ đi kèm trong máy tính dòng Air dao động từ 64GB đến 512GB. Theo J.P. Morgan kể từ khi được giới thiệu, 420.000 máy tính thuộc dòng này đã được bán hoàn toàn trên bộ nhớ Flash NAND thể rắn.

3. Lưu trữ từ tính và quang học

Tự học.

Nguyên lý hoạt động của ổ cứng khá đơn giản. Một ổ cứng điển hình bao gồm một số thành phần chính, chẳng hạn như:

  • thân hợp kim chống va đập,
  • tấm có lớp phủ từ tính,
  • khối đầu với thiết bị định vị,
  • đơn vị điện tử và
  • ổ điện

Nhiều người dùng cho rằng ổ cứng đã được niêm phong. Tuy nhiên, điều này không đúng - cần phải duy trì áp suất không đổi bên trong khi nhiệt độ dao động. Về vấn đề này, ổ cứng được trang bị bộ lọc bẫy các hạt có đường kính lên tới vài micromet.

Bộ phận điện tử chứa thiết bị lưu trữ riêng và một số khối con chịu trách nhiệm xử lý, điều khiển và vận hành giao diện tín hiệu số. Bản thân hoạt động của ổ cứng rất giống với cấu tạo của một chiếc máy ghi âm. Bề mặt làm việc của đĩa di chuyển với một tốc độ nhất định so với đầu đọc. Trong quá trình ghi hoặc đọc, các đầu đĩa nổi lên trên bề mặt đĩa trên một lớp đệm không khí. Nếu một hạt bụi lọt vào khe hở giữa đĩa và đầu, các đầu có thể chạm vào bề mặt, làm hỏng đĩa và thậm chí bị cháy.

Đĩa từ có thể được làm không chỉ bằng kim loại mà còn bằng thủy tinh, như trường hợp của các mẫu máy của IBM. Trên bề mặt đĩa có một lớp từ tính làm cơ sở để ghi thông tin. Các bit thông tin được ghi lại bằng cách sử dụng một đầu, đi qua bề mặt của một đĩa quay, từ hóa hàng tỷ vùng - miền rời rạc nằm ngang. Mỗi vùng này là một số 0 hoặc một logic, tùy thuộc vào độ từ hóa.

Ban đầu, bề mặt của chiếc bánh kếp hoàn toàn trống rỗng, tức là các miền từ tính không được định hướng theo bất kỳ cách nào. Để định hướng khối đầu từ, các dấu đặc biệt được áp dụng cho đĩa từ - dấu servo. Điều này được thực hiện bởi khối đầu từ “bản địa”, khối này lần lượt được điều khiển bởi một thiết bị bên ngoài. Sau khi đánh dấu, bản thân ổ cứng có thể đọc thông tin và ghi lên bề mặt. Đối với dung lượng ổ cứng lớn, một số đĩa từ được lắp vào đó, chúng được gắn vào động cơ trục chính và tạo thành một chồng bánh kếp.

Đặc trưng

Giao diện- nói chung, xác định địa điểm hoặc phương thức kết nối/liên hệ/giao tiếp. Thuật ngữ này được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khoa học và công nghệ khác nhau. Các ổ đĩa hiện đại có thể sử dụng giao diện SATA, IDE, USB, IEEE 1394, v.v.

Kích thước vật lý(hệ số dạng) - kích thước cài đặt của ổ cứng. Ổ đĩa cho máy tính cá nhân và máy chủ có kích thước 3,5 inch. Ổ cứng 2,5 inch thường được sử dụng nhiều hơn trong máy tính xách tay. Các định dạng phổ biến khác là 1,8 inch, 1,3 inch và 0,85 inch.

Tốc độ trục chính- số vòng quay của trục chính trong một phút. Thời gian truy cập và tốc độ truyền dữ liệu phần lớn phụ thuộc vào thông số này. Hiện nay, ổ cứng được sản xuất với tốc độ quay tiêu chuẩn sau: 4200, 5400 và 7200 (laptop), 7200 và 10.000 (máy tính cá nhân), 10.000 và 15.000 vòng/phút (máy chủ và máy trạm hiệu suất cao).

Thời gian truy cập ngẫu nhiên- Một thông số duy nhất để đánh giá tốc độ của ổ cứng. Trong tiếng Anh, thuật ngữ tương tự về thời gian truy cập ngẫu nhiên được sử dụng. Thời gian truy cập trung bình của các mẫu máy hiện đại dao động từ 3 đến 15 ms. Giá trị càng thấp thì càng tốt. Theo quy định, đĩa máy chủ có thời gian tối thiểu.

thị trường ổ cứng

Câu chuyện

Tên

Đối với một cụm từ như Ổ đĩa cứng (HDD), các nhà ngôn ngữ học sử dụng tên từ viết tắt - một thuật ngữ được các nhà ngôn ngữ học đặt ra cho tên mới cho một hiện tượng hiện có nhằm phân biệt nó với một cái gì đó mới hơn, trong trường hợp này là đĩa mềm. Và đây là một tình huống kỳ lạ: không có đĩa mềm, không cần phân biệt đĩa mềm với đĩa cứng, nhưng từ viết tắt vẫn giữ nguyên, nhưng bây giờ nó dùng để phân biệt HDD với Solid State Drive/Disk (SSD), nói chung là không phải đĩa nào cả.

Máy ghi âm khổng lồ

Sự thành công của những chiếc đĩa trông giống như một loại rủi ro nào đó. Trong một thiết bị cơ khí đã trở thành một phần không thể thiếu của hệ thống điện tử, thời gian chuyển động của các đầu được đo bằng những đại lượng hoàn toàn khác với tốc độ của các quá trình điện tử. Sự thiếu hài hòa trong sự kết hợp giữa điện tử và cơ khí đã được nhận thấy từ lâu, vào những năm 50, khi những chiếc đĩa đầu tiên được tạo ra. Nhưng khi đó không có giải pháp thay thế nào cho cơ học, vì công nghệ bán dẫn chỉ mới thực hiện những bước đầu tiên; cần phải cố tình thực hiện một cuộc hôn nhân không bình đẳng để đạt được mục tiêu, nhưng hóa ra nó còn hơn cả thành công. Mục tiêu là truy cập trực tiếp vào khối lượng dữ liệu lớn (theo các tiêu chuẩn đó), điều này vẫn không thể thực hiện được miễn là dữ liệu được đọc theo luồng từ băng hoặc từ thẻ đục lỗ. Dữ liệu được đọc từ phương tiện có thể được đặt trong RAM nhỏ hoặc có thể được hoán đổi và bơm dữ liệu từ trống. Một số hệ điều hành có tiện ích đọc tập tin từ băng, nhưng quá trình này cực kỳ chậm.

Trong những ngày đầu của hệ thống máy tính, ổ cứng thông thường chỉ là mô hình thử nghiệm. Máy tính giống như những chiếc máy ghi âm khổng lồ. Về nguyên tắc, việc ghi và đọc thông tin không khác gì một máy cassette thông thường - dữ liệu được sắp xếp tuyến tính. Những người cũng nhớ PC dựa trên phương tiện băng từ đều biết cảm giác chờ tải cấp độ tiếp theo - việc tua lại băng cassette thông thường đến đúng vị trí.

Những chiếc máy tính cá nhân đầu tiên sử dụng máy ghi băng cassette thông thường làm thiết bị lưu trữ. Ổ đĩa là một thứ xa xỉ không thể chấp nhận được đối với họ. Những người dùng đi kèm ổ đĩa với PC của họ có thể cảm thấy có vẻ tự do hành động. Những máy tính IBM đầu tiên có một hoặc hai ổ đĩa.

Đĩa Rabinow

Ý tưởng về chiếc đĩa như một thiết bị có đầu di chuyển quanh không gian nằm trên bề mặt và nhiều công ty đã nỗ lực thực hiện nó. Bảo tàng Máy tính ở Mountain View lưu giữ một số phiên bản của ổ đĩa. Thành công thương mại đến với IBM sớm hơn những hãng khác, hãng có khả năng chi nhiều hơn cho việc phát triển so với những hãng khác, vì vậy tất cả biên niên sử về sự phát triển của đĩa đều chỉ ra ngày 1956 là điểm bắt đầu và ổ đĩa là một phần của IBM 305 RAMAC (Random Access Method of Accounting and Control) , tên của nó trực tiếp chỉ ra khả năng truy cập ngẫu nhiên duy nhất của nó tại thời điểm đó - Phương pháp truy cập ngẫu nhiên.

Nhưng IBM không phải là người đầu tiên. Nỗ lực làm việc sớm nhất được thực hiện bởi nhà phát minh thiên tài Ykov Rabinov (1910-1999) vào năm 1951, người đã cống hiến cả cuộc đời mình để làm việc tại Cục Tiêu chuẩn Quốc gia. Ông sinh ra ở Kharkov, họ ban đầu của ông là Rabinovich, sau cuộc cách mạng năm 1921, ông và cha mẹ chuyển đến Trung Quốc và sau đó làm việc gần 70 năm trong bộ phận nghiên cứu của Cục Tiêu chuẩn Quốc gia. Rabinow không trở thành nhà khoa học nhưng ông là thiên tài về những phát minh mang tính thực tiễn, trong số đó có thể kể đến công nghệ đúc cải tiến giúp kéo dài tuổi thọ của đồng tiền, một phát minh đã mang lại cho Kho bạc Nhà nước tiết kiệm hàng tỷ USD từ việc sản xuất tiền kim loại. . Tuy nhiên, chỉ có một trong những phát minh của ông - một thiết bị có tên là Thiết bị bộ nhớ từ tính Notched-Disk - không mang lại cho ông tiền bạc hay sự công nhận suốt đời. Nó bao gồm mười chiếc “bánh kếp” 18 inch, tên gọi sau này của các đĩa, với một đoạn được cắt ra để có thể thay chúng trên trục.

Các chuyên gia của IBM đã nghiên cứu phát minh của Rabinow và không che giấu mức độ ưu tiên. Sau khi phân tích đĩa của Rabinow, họ đưa ra báo cáo "Đề xuất về tệp truy cập ngẫu nhiên nhanh chóng" vào năm 1953, báo cáo này trở thành nền tảng của dự án RAMAC.

1956: IBM RAMAC - tủ 975 kg

Những năm 2000: Ghi từ vuông góc

Khi các nhà sản xuất HDD phải đối mặt với giới hạn dung lượng vào đầu những năm 2000, Toshiba và Seagate đã sắp xếp hợp lý việc sắp xếp các bit dữ liệu trên đĩa đĩa. Việc chuyển từ ghi từ dọc sang ghi từ vuông góc đã tăng dung lượng của ổ HDD lên không dưới 10 lần.

2012: Mật độ thông tin trên đĩa có thể tăng gấp đôi vào năm 2016

Mật độ lưu trữ tối đa của ổ cứng có thể tăng gấp đôi vào năm 2016, theo một nghiên cứu khác của IHS iSuppli công bố năm 2012. Trước đó, hãng sản xuất ổ cứng Seagate cũng đưa ra dự báo tương tự. Theo các nhà phân tích, điều này sẽ mở rộng việc sử dụng ổ cứng HDD trong các hệ thống có lượng dữ liệu lớn, bao gồm cả hệ thống âm thanh và hình ảnh.

Một số công nghệ mà các nhà cung cấp hiện đang nghiên cứu sẽ cho phép tăng mật độ ổ cứng, đặc biệt là công nghệ ghi từ tính hỗ trợ nhiệt (HAMR), được Seagate cấp bằng sáng chế vào năm 2006. Công ty cũng cho biết họ có thể tung ra ổ đĩa 3,5 inch 60TB vào năm 2016. Đĩa máy tính xách tay có thể đạt 10-20 TB vào thời điểm này, theo dự báo của IHS iSuppli.

Các nhà phân tích cũng lưu ý rằng mật độ ghi sẽ tăng lên tối đa 1800 Gbit/inch vuông vào năm 2016, tăng từ mức 744 Gbit vào năm 2011. Theo IHS iSuppli, mật độ ghi đĩa sẽ tăng vào năm 2016 lên 1800 Gbit/inch vuông từ mức 744 Gbit vào năm 2011. Từ năm 2011 đến 2016, mật độ ghi HDD sẽ tăng trung bình 19% mỗi năm.

Tính đến ngày phát hành nghiên cứu, ổ cứng HDD có mật độ tối đa được Seagate phát hành vào tháng 9 năm 2011: nó chứa 4TB dữ liệu, kích thước đĩa là 3,5 inch. Mật độ đĩa là 625 Gbits trên mỗi inch vuông.

HAMR HDD, sử dụng tia laser trên đầu đọc/ghi của ổ cứng để đóng gói các bit nhỏ hơn chặt chẽ hơn vào đĩa quay so với ghi từ tính truyền thống.

Ý tưởng hiện đại về đĩa

Đĩa đã phát triển theo một số hướng chính:

Làn sóng quan tâm hiện nay của công chúng đối với SDD không nên gây nghi ngờ về tương lai tương đối của ổ cứng HDD; những ổ đĩa này đã và sẽ tồn tại, không ngừng phát triển và cải tiến. Đĩa 20 TB sẽ xuất hiện trong tương lai gần và tổng sản lượng không ngừng tăng 1–3% mỗi năm.

tăng tốc độ và dung lượng ổ đĩa; cải thiện quyền truy cập vào dữ liệu được ghi trên chúng; tìm kiếm các công nghệ trạng thái rắn thay thế;

Sự phát triển theo hướng đầu tiên đã dẫn đến sự xuất hiện của ổ cứng HDD có khả năng lưu trữ dung lượng terabyte và duy trì tốc độ truyền cao.

Thứ hai là tạo ra phần cứng và phần mềm hỗ trợ hoạt động của đĩa: hệ thống tệp có khả năng hỗ trợ đĩa terabyte và trừu tượng hóa từ vật lý lưu trữ, bao gồm cả. giao diện tốc độ cao, mảng RAID cung cấp độ tin cậy cao cho việc lưu trữ, mạng lưu trữ SAN và ổ đĩa mạng NAS.

Thứ ba là sự xuất hiện của các thiết bị thể rắn cấp doanh nghiệp được tạo ra gần đây (Solid State Device, SSD) kết hợp với giao diện NVMe hướng tới các thiết bị này. Giờ đây, khả năng “lưu trữ thông minh” đã mở ra, tức là khả năng phân phối lại việc lưu trữ dữ liệu một cách tự động, tối ưu về mặt chi phí giữa các ổ SSD, HDD và băng từ, tùy thuộc vào nhu cầu dữ liệu.

Khi máy tính khởi động, một bộ phần sụn được lưu trữ trong chip BIOS sẽ kiểm tra phần cứng. Nếu mọi thứ đều ổn, nó sẽ chuyển quyền điều khiển sang bộ tải khởi động của hệ điều hành. Sau đó hệ điều hành tải và bạn bắt đầu sử dụng máy tính. Đồng thời, hệ điều hành được lưu trữ ở đâu trước khi bật máy tính? Làm thế nào mà bài luận bạn viết suốt đêm vẫn còn nguyên vẹn sau khi tắt PC? Một lần nữa, nó được lưu trữ ở đâu?

Được rồi, có lẽ tôi đã đi quá xa và các bạn đều biết rất rõ rằng dữ liệu máy tính được lưu trữ trên ổ cứng. Tuy nhiên, không phải ai cũng biết nó là gì và hoạt động như thế nào, và vì bạn đang ở đây nên chúng tôi kết luận rằng chúng tôi muốn tìm hiểu. Nào, hãy cùng tìm hiểu nhé!

Ổ cứng là gì

Theo truyền thống, chúng ta hãy xem định nghĩa về ổ cứng trên Wikipedia:

ổ cứng (vít, ổ cứng, ổ đĩa từ cứng, HDD, HDD, HMDD) - thiết bị lưu trữ truy cập ngẫu nhiên dựa trên nguyên lý ghi từ.

Chúng được sử dụng trong phần lớn máy tính và cũng như các thiết bị được kết nối riêng để lưu trữ các bản sao dữ liệu dự phòng, dưới dạng lưu trữ tệp, v.v.

Hãy tìm hiểu nó một chút. Tôi thích thuật ngữ " ổ đĩa cứng ". Năm từ này truyền đạt bản chất. HDD là một thiết bị có mục đích lưu trữ dữ liệu được ghi trên đó trong thời gian dài. Cơ sở của ổ cứng là các đĩa cứng (nhôm) có lớp phủ đặc biệt, trên đó thông tin được ghi bằng các đầu đặc biệt.

Tôi sẽ không xem xét chi tiết quá trình ghi âm - về cơ bản đây là vật lý của các lớp cuối cấp ở trường và tôi chắc chắn rằng bạn không muốn đi sâu vào vấn đề này và đó hoàn toàn không phải là nội dung của bài báo.

Chúng ta cũng hãy chú ý đến cụm từ: “ truy cập ngẫu nhiên “Nói một cách đại khái, điều đó có nghĩa là chúng ta (máy tính) có thể đọc thông tin từ bất kỳ đoạn đường sắt nào vào bất kỳ lúc nào.

Một điều quan trọng là bộ nhớ HDD không dễ bay hơi, tức là dù có cắm điện hay không thì thông tin ghi trên máy sẽ không biến mất ở bất cứ đâu. Đây là điểm khác biệt quan trọng giữa bộ nhớ vĩnh viễn và bộ nhớ tạm thời của máy tính ().

Nhìn vào ổ cứng máy tính ngoài đời, bạn sẽ không nhìn thấy đĩa hay đầu, vì tất cả những thứ này được giấu trong một hộp kín (vùng kín). Bên ngoài, ổ cứng trông như thế này:

Tại sao máy tính lại cần ổ cứng?

Chúng ta hãy xem ổ cứng HDD là gì trong máy tính, tức là nó có vai trò gì trong PC. Rõ ràng là nó lưu trữ dữ liệu, nhưng bằng cách nào và cái gì. Ở đây chúng tôi nêu bật các chức năng sau của ổ cứng:

  • Lưu trữ hệ điều hành, phần mềm người dùng và cài đặt của chúng;
  • Lưu trữ tập tin người dùng: nhạc, video, hình ảnh, tài liệu, v.v.;
  • Sử dụng một phần dung lượng ổ cứng để lưu trữ dữ liệu không vừa với RAM (tệp hoán đổi) hoặc lưu trữ nội dung của RAM trong khi sử dụng chế độ ngủ;

Như bạn có thể thấy, ổ cứng máy tính không chỉ là nơi chứa ảnh, nhạc và video. Toàn bộ hệ điều hành được lưu trữ trên đó, ngoài ra, ổ cứng còn giúp chịu tải cho RAM, đảm nhận một số chức năng của nó.

Ổ cứng gồm những gì?

Chúng tôi đã đề cập một phần đến các thành phần của ổ cứng, bây giờ chúng tôi sẽ xem xét vấn đề này chi tiết hơn. Vì vậy, các thành phần chính của ổ cứng:

  • Khung — bảo vệ cơ chế ổ cứng khỏi bụi và hơi ẩm. Theo quy định, nó được bịt kín để hơi ẩm và bụi không lọt vào bên trong;
  • Đĩa (bánh kếp) - tấm làm bằng hợp kim kim loại nhất định, được phủ cả hai mặt, trên đó ghi lại dữ liệu. Số lượng đĩa có thể khác nhau - từ một (trong các tùy chọn ngân sách) đến nhiều đĩa;
  • Động cơ - trên trục xoay để cố định bánh kếp;
  • Khối đầu - thiết kế các đòn bẩy liên kết với nhau (cánh tay rocker) và đầu. Một phần của ổ cứng đọc và ghi thông tin vào nó. Đối với một chiếc bánh kếp, một cặp đầu được sử dụng, vì cả phần trên và phần dưới đều hoạt động;
  • Thiết bị định vị (thiết bị truyền động ) - một cơ chế điều khiển khối đầu. Bao gồm một cặp nam châm neodymium vĩnh cửu và một cuộn dây nằm ở cuối khối đầu;
  • Bộ điều khiển - một vi mạch điện tử điều khiển hoạt động của ổ cứng;
  • Khu vực đậu xe - một vị trí bên trong ổ cứng bên cạnh các đĩa hoặc phần bên trong của chúng, nơi các đầu được hạ xuống (đứng) trong thời gian ngừng hoạt động để không làm hỏng bề mặt làm việc của bánh kếp.

Đây là một thiết bị ổ cứng đơn giản. Nó đã được hình thành từ nhiều năm trước và không có thay đổi cơ bản nào được thực hiện trong một thời gian dài. Và chúng ta đi tiếp.

Ổ cứng hoạt động như thế nào?

Sau khi cấp nguồn cho ổ cứng, động cơ, trên trục chính nơi gắn bánh kếp, bắt đầu quay. Sau khi đạt đến tốc độ hình thành luồng không khí liên tục trên bề mặt đĩa, các đầu bắt đầu di chuyển.

Trình tự này (đầu tiên các đĩa quay lên, sau đó các đầu bắt đầu hoạt động) là cần thiết để do luồng không khí tạo ra, các đầu sẽ nổi phía trên các tấm. Có, chúng không bao giờ chạm vào bề mặt của đĩa, nếu không đĩa sau sẽ bị hỏng ngay lập tức. Tuy nhiên, khoảng cách từ bề mặt của tấm từ đến các đầu quá nhỏ (~10 nm) nên bạn không thể nhìn thấy bằng mắt thường.

Sau khi khởi động, trước hết, thông tin dịch vụ về trạng thái của đĩa cứng và các thông tin cần thiết khác về nó, nằm trên cái gọi là rãnh số 0, sẽ được đọc. Chỉ sau đó công việc với dữ liệu mới bắt đầu.

Thông tin trên ổ cứng của máy tính được ghi lại trên các rãnh, sau đó được chia thành các phần (giống như một chiếc bánh pizza được cắt thành từng miếng). Để ghi tệp, một số cung được kết hợp thành một cụm, đây là nơi nhỏ nhất có thể ghi tệp.

Ngoài phân vùng đĩa “ngang” này, còn có phân vùng “dọc” thông thường. Vì tất cả các đầu được kết hợp với nhau nên chúng luôn được đặt phía trên cùng một số rãnh ghi, mỗi đầu nằm phía trên đĩa riêng của nó. Vì vậy, trong quá trình hoạt động của HDD, các đầu dường như vẽ một hình trụ:

Trong khi HDD đang chạy, về cơ bản nó thực hiện hai lệnh: đọc và ghi. Khi cần thực thi lệnh ghi, khu vực trên đĩa nơi lệnh đó sẽ được thực hiện sẽ được tính toán, sau đó các đầu được định vị và trên thực tế, lệnh được thực thi. Kết quả sau đó được kiểm tra. Ngoài việc ghi dữ liệu trực tiếp vào đĩa, thông tin còn được lưu vào bộ đệm của nó.

Nếu bộ điều khiển nhận được lệnh đọc, trước tiên nó sẽ kiểm tra xem thông tin được yêu cầu có trong bộ đệm hay không. Nếu nó không có ở đó, tọa độ để định vị các đầu từ sẽ được tính toán lại, sau đó các đầu từ được định vị và dữ liệu được đọc.

Sau khi hoàn thành công việc, khi mất điện ổ cứng, các đầu sẽ tự động đậu vào khu vực đỗ xe.

Về cơ bản đây là cách ổ cứng máy tính hoạt động. Trên thực tế, mọi thứ phức tạp hơn nhiều, nhưng người dùng bình thường rất có thể không cần những chi tiết như vậy, vì vậy hãy kết thúc phần này và tiếp tục.

Các loại ổ cứng và nhà sản xuất

Ngày nay, trên thị trường có ba nhà sản xuất ổ cứng chính: Western Digital (WD), Toshiba, Seagate. Chúng đáp ứng đầy đủ nhu cầu về các loại thiết bị và mọi yêu cầu. Các công ty còn lại hoặc bị phá sản, bị một trong ba công ty chính tiếp quản hoặc được chuyển mục đích sử dụng lại.

Nếu chúng ta nói về các loại ổ cứng, chúng có thể được chia như sau:

  1. Đối với máy tính xách tay, thông số chính là kích thước thiết bị 2,5 inch. Điều này cho phép chúng được đặt gọn trong thân máy tính xách tay;
  2. Đối với PC - trong trường hợp này cũng có thể sử dụng ổ cứng 2,5 inch, nhưng theo quy định, 3,5 inch được sử dụng;
  3. Ổ cứng ngoài là thiết bị được kết nối riêng với PC/máy tính xách tay, thường đóng vai trò lưu trữ tệp.

Ngoài ra còn có một loại ổ cứng đặc biệt - dành cho máy chủ. Chúng giống hệt với PC thông thường nhưng có thể khác nhau về giao diện kết nối và hiệu suất cao hơn.

Tất cả các cách phân chia HDD thành các loại khác đều xuất phát từ đặc điểm của chúng, vì vậy hãy cùng xem xét chúng.

Thông số ổ cứng

Vì vậy, các đặc điểm chính của ổ cứng máy tính:

  • Âm lượng — một chỉ báo về lượng dữ liệu tối đa có thể được lưu trữ trên đĩa. Điều đầu tiên họ thường xem xét khi chọn ổ cứng. Con số này có thể lên tới 10 TB, mặc dù đối với PC gia đình họ thường chọn 500 GB - 1 TB;
  • Yếu tố hình thức - kích thước của đĩa cứng. Phổ biến nhất là 3,5 và 2,5 inch. Như đã đề cập ở trên, 2,5 inch trong hầu hết các trường hợp đều được lắp vào máy tính xách tay. Chúng cũng được sử dụng trong ổ cứng gắn ngoài. 3,5” được cài đặt trong PC và máy chủ. Yếu tố hình thức cũng ảnh hưởng đến âm lượng, vì đĩa lớn hơn có thể chứa được nhiều dữ liệu hơn;
  • Tốc độ trục chính - bánh xèo quay với tốc độ bao nhiêu? Phổ biến nhất là 4200, 5400, 7200 và 10000 vòng/phút. Đặc điểm này ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu năng cũng như giá thành của thiết bị. Tốc độ càng cao thì cả hai giá trị càng lớn;
  • Giao diện — phương pháp (loại đầu nối) kết nối ổ cứng với máy tính. Giao diện phổ biến nhất cho ổ cứng gắn trong hiện nay là SATA (các máy tính cũ sử dụng IDE). Ổ cứng ngoài thường được kết nối qua USB hoặc FireWire. Ngoài những giao diện được liệt kê, còn có các giao diện như SCSI, SAS;
  • Dung lượng bộ đệm (bộ nhớ đệm) - một loại bộ nhớ nhanh (như RAM) được cài đặt trên bộ điều khiển ổ cứng, được thiết kế để lưu trữ tạm thời dữ liệu thường được truy cập nhất. Kích thước bộ đệm có thể là 16, 32 hoặc 64 MB;
  • Thời gian truy cập ngẫu nhiên — thời gian trong đó HDD được đảm bảo ghi hoặc đọc từ bất kỳ phần nào của đĩa. Phạm vi từ 3 đến 15 ms;

Ngoài các đặc điểm trên, bạn cũng có thể tìm thấy các chỉ số như: