Giáo trình Kiến trúc Máy tính - Chương 4: Bộ nhớ máy tính - Vũ Mạnh Khánh

Nội dung text: Giáo trình Kiến trúc Máy tính - Chương 4: Bộ nhớ máy tính - Vũ Mạnh Khánh

1. GIỚI THIỆU Ổ ĐĨA CỨNG CHƯƠNG 4. BỘ NHỚ MÁY TÍNH HDD (Hard Disk Driver) Ổ cứng là một thiết bị lưu trữ có dung lượng lớn dùng để lưu trữ toàn bộ Ổ ĐĨA CỨNG(HDD) phần mềm của máy tính bao gồm .  Các hệ điều hành  Các chương trình ứng dụng  Các File văn bản v v GIỚI THIỆU Ổ ĐĨA CỨNG CẤU TẠO Ổ ĐĨA CỨNG CẤU TẠO Ổ ĐĨA CỨNG CẤU TẠO Ổ ĐĨA CỨNG Đĩa từ : Bên trong ổ Đầu từ đọc - ghi : Mỗi mặt đĩa có một đầu đĩa gồm nhiều đĩa từ đọc & ghi vì vậy nếu một ổ có 2 đĩa thì có 4 được làm bằng nhôm đầu đọc & ghi hoặc hợp chất gốm Mô tơ hoặc cuộn dây điều khiển các thuỷ tinh, đĩa được phủ đầu từ : giúp các đầu từ dịch chuyển một lớp từ và lớp bảo ngang trên bề mặt đĩa để chúng có thể ghi vệ ở cả 2 mặt, các đĩa được xếp chồng và hay đọc dữ liệu . cùng gắn với một trục Mạch điều khiển : Là mạch điện nằm phía mô tơ quay nên tất cả sau ổ cứng , mạch này có các chức năng : các đĩa đều quay cùng  Điều khiển tốc độ quay đĩa tốc độ, các đĩa quay  Điều khiển dịch chuyển các đầu từ nhanh trong suốt phiên  Mã hoá và giải mã các tín hiệu ghi và đọc dùng máy . 1
2. CẤU TẠO Ổ ĐĨA CỨNG CẤU TẠO Ổ ĐĨA CỨNG CẤU TRÚC BỀ MẶT ĐĨA CẤU TRÚC BỀ MẶT ĐĨA Dữ liệu được ghi trên Ổ đĩa cứng gồm các đường tròn đồng nhiều đĩa quay tâm gọi là Track hoặc Cylinder, mỗi Track lại với vận tốc chia thành nhiều cung - gọi là Sector và mỗi 5400 đến cung ghi được 512 7200vòng / Byte dữ liệu .  Track và Sector có phút , trên các được là do các nhà sản xuất đĩa cứng sử bề mặt đĩa là dụng một chương trình đặc biệt để các đầu từ di định dạng vật lý hay định dạng cấp thấp chuyển để đọc cho đĩa. và ghi dữ liệu. CẤU TRÚC BỀ MẶT ĐĨA NGUYÊN TẮC LƯU TRỮ Với đĩa cứng khoảng 10G => có khoảng Trên bề mặt đĩa người ta phủ một lớp mỏng gần 7000 đường Track trên mỗi bề mặt đĩa chất có từ tính, ban đầu các hạt từ tính không có hướng , khi chúng bị ảnh hưởng và mỗi Track được chia thành khoảng 200 bởi từ trường của đầu từ lướt qua , các hạt Sector . có từ tính được sắp xếp thành các hạt có Để tăng dung lượng của đĩa thì trong các hướng. đĩa cứng ngày nay, các Track ở ngoài được Đầu từ ghi - đọc được cấu tạo bởi một lõi thép nhỏ hình chữ U, một cuộn dây quấn chia thành nhiều Sector hơn và mỗi mặt đĩa trên lõi thép để đưa dòng điện vào (khi ghi) cũng được chia thành nhiều Track hơn và hay lấy ra (khi đọc), khe hở gọi là khe từ như vậy đòi hỏi thiết bị phải có độ chính lướt trên bề mặt đĩa với khoảng cách rất xác rất cao . gần, bằng 1/10 sợi tóc . 2
3. NGUYÊN TẮC LƯU TRỮ NGUYÊN TẮC LƯU TRỮ 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 . Ghi chú : Tín hiệu 0 , 1 là tín hiệu số ( Digital ) - Xem phần Tín hiệu số . Chú ý : Đĩa cứng được ghi theo nguyên tắc cảm ứng từ , vì vậy nếu ta để các đĩa cứng gần các vật có từ tính mạnh như Nam châm thì có thể dữ liệu trong đĩa cứng sẽ bị hỏng ! ĐẦU TỪ 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 . ĐỊNH DẠNG VẬT LÝ PHÂN VÙNG Ổ ĐĨA Đây là công việc của nhà sản xuất ổ đĩa, quá trình được Phân vùng là quá trình chia ổ đĩa vật lý thành nhiều thực hiện như sau : ổ Logic khác nhau và trên mỗi ổ logic ta có thể cài  Sử dụng chương trình định dạng để tạo các đường Track một hệ điều hành, vì vậy một ổ cứng ta có thể cài  Chia các Track thành các Sector và điền các thông tin bắt được nhiều hệ điều hành . đầu và kết thúc cho mỗi Sector 3
4. ĐỊNH DẠNG CẤP CAO FAT(FILE ALLOCATION TABLE) Sau khi chia ổ, trước khi cài đặt hệ điều Đây là bảng địa chỉ giúp cho hệ điều hành hay lưu dữ liệu vào ổ thì ta phải định hành quản lý được các File hoặc thư dạng cấp cao ( tức là Format ổ ) mục trên ổ đĩa, trường hỏng bảng Thực chất của quá trình FORMAT là nhóm FAT thì dữ liệu trên ổ coi như bị mất . các Sector lại thành các Cluster sau đó đánh địa chỉ cho các Cluster này, mỗi  Trong quá trình Format thường có các Cluster có từ 8 đến 64 Sector ( tuỳ theo lựa lựa chọn là Format với FAT , FAT32 hay chọn ) hay tương đương với 4 đến 32KB là NTFS FAT(FILE ALLOCATION TABLE) Với lựa chọn FAT thì ổ đĩa sẽ được đánh địa chỉ bởi 16 bít nhị phân và như vậy bảng FAT này sẽ quản lý được 216 địa chỉ Cluster tương đương với ổ đĩa tối đa là 2GB Với lựa chọn FAT32 thì ổ đĩa sẽ được đánh địa chỉ bởi 32 bít nhị phân và như vậy bảng FAT32 sẽ quản lý được 232 địa chỉ Cluster tương đương với dung lượng tối đa là 2048GB Lựa chọn NTFS ( Win NT File System ) đây là hệ File của WinNT hệ File này hỗ trợ tên file dài tới 256 ký tự, khi định dạng NTFS thì các File lưu trong ổ này có thể không đọc được trên các hệ điều hành cũ . 4