cyber_luv25
New Member
Download miễn phí Nghiên cứu về nguyên lý hoạt động, các chuẩn của các ổ đĩa cứng và đĩa CD
I. Lịch sử phát triển
1. Ổ đĩa cứng
2. Đĩa CD
II. Nguyên lý hoạt động của ổ đĩa cứng và đĩa CD
1. Nguyên lý hoạt động của ổ đĩa cứng
a. Cấu tạo ổ đĩa cứng
b. Nguyên lý hoạt động
2. Nguyên lý hoạt động đĩa CD
a. Cấu tạo đĩa CD
b. Nguyên lý hoạt động
III. Các chuẩn ổ đĩa cứng và đĩa CD
1. Các chuẩn ổ đĩa cứng
a. Các chuẩn giao diện của ổ đĩa cứng
• Chuẩn ST506 ( ST – Seagate Technology )
• Chuẩn ESDI ( Enhanced Small Device Interface )
• Chuẩn IDE ( Intelligent Device Electronics )
b. Các chuẩn giao tiếp ổ đĩa cứng
• Chuẩn SCSI ( Small Computer System Interface )
• Chuẩn IDE ( EIDE )
• Chuẩn SATA ( Serial ATA )
2. Các chuẩn đĩa CD
Để tải tài liệu này, vui lòng Trả lời bài viết, Mods sẽ gửi Link download cho bạn ngay qua hòm tin nhắn.
Ketnooi -
You must be registered for see links
Ai cần tài liệu gì mà không tìm thấy ở Ketnooi, đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Tóm tắt nội dung tài liệu:
I .Lịch sử phát triển
1 . Ổ đĩa cứng
_Ổ cứng đầu tiên trên thế giới có là IBM 350 Disk File được chế tạo bởi Reynold Johnson ra mắt năm 1955 cùng máy tính IBM 350. Ổ cứng này có tới 50 tấm đĩa kích thước 24” với tổng dung lượng là 5 triệu kí tự.Một đầu từ có thể truy nhập tất cả các tấm đĩa khiến cho tốc độ truy nhập trung bình khá thấp.
_ Thiết bị lưu trữ dữ liệu IBM 1301 ra mắt năm 1961 bắt đầu sử dụng mỗi đầu từ cho một mặt đĩa.
_Ổ cứng đầu tiên có bộ phận lưu trữ tháo lắp được là ổ IBM 1311. Ổ này sử dụng đĩa IBM 1316 có dung lượng 2 triệu kí tự.
_Năm 1973 ,IBM giới thiệu hệ thống đĩa 3340 “Winchester” , ổ đĩa đầu tiên sử dụng kĩ thuật lắp ráp đóng hộp (sealed head / disk assembly – HAD ).
_Trước thập niên 1980 , hầu hết ổ đĩa cứng có các tấm đĩa cỡ 8” ( 20 cm ) hay 14 –inch ( 35 cm ). Đến năm 1980,Steagate Technology cho ra đời ổ đĩa ST 506 - ổ đĩa 5¼” đầu tiên có dung lượng 5 megabyte.
_Cuối thập niên 1990 đã có những ổ đĩa cứng với dung lượng trên 1 gigabyte.
_ Vào thời điểm đầu năm 2005 , ổ đĩa cứng có dung lượng khiêm tốn nhất cho máy tính để bàn còn được sản xuất có dung lượng lên tới 40 megabyte còn ổ đĩa lắp trong có dung lượng lớn nhất lên tới một nửa terabyte ( 500 gigabyte ),và những ổ đĩa lắp ngoài đạt xấp xỉ 1 terabyte .
2 . Đĩa CD
Các thiết bị lưu trữ quang rất thích hợp cho việc phát hành các sản phẩm văn hoá,sao lưu dữ liệu trên các hệ thống máy tính hiện nay.Ra đời vào năm 1978, đây là sản phẩm của sự hợp tác nghiên cứu giữa hai công ty Sony va Philips trong công nghiệp giải trí.Từ năm 1980 đến nay, công nghiệp đĩa quang phát triển mạnh trong cả 2 lĩnh vực giải trí và lưu trữ dữ liệu máy tính.
Sau này người ta đã chế ra các đĩa quang “ thế hệ thứ 2 “ là WORM (Write Once Read Many – ghi một lần, đọc nhiều lần ). Thiết bị này cho phép người sử dụng tự mình ghi thông tin lên các đĩa quang, tuy nhiên sau khi đã tạo ra hốc ( pit ) rồi thì không thể thay đổi được nữa.
Các đĩa quang “ thế hệ thứ 3 “ là các môi trường quang học có thể xoá được, chúng sử dụng công nghệ quang-từ ( magneto – optical ). Đĩa chất dẻo được phủ một lớp hợp kim này có tính chất đáng chú ý là ở nhiệt độ thấp chúng không nhạy cảm với từ trường, nhưng ở nhiệt độ cao cấu trúc phân tử của chúng sắp xếp lại theo từ trường tác động vào.
II .Nguyên lý hoạt động của các ổ đĩa cứng và đĩa CD
1 .Nguyên lý hoạt động của các ổ đĩa cứng
a.Cấu tạo ổ đĩa cứng
Ngoài 2 thành phần chính là những đĩa từ và đầu đọc/ghi, HDD còn có những thành phần sau: mạch điều khiển, bộ nhớ đệm( cache ), hệ cơ vận hành cần đọc /ghi, hộp bảo vệ.
Mạch điều khiển: Có nhiệm vụ ổn định tốc độ cho motor quay đĩa và vận hành hệ cơ điều khiển cần đọc/ghi ( một thiết bị điều khiển đầu đọc/ghi ).
Đầu đọc/ghi : được gắn với cần đọc ghi và chịu sự điều khiển của thiết bị này. Đầu đọc/ghi có tác dụng đọc dữ liệu từ đĩa hay ghi dữ liệu lên đĩa.
Đĩa: là những miếng đĩa nhỏ hình tròn được phủ 1 lớp từ tính, đĩa này có thể được sử dụng hai mặt trên dưới.
Mạch xử lý dữ liệu: dùng để xử lý những thông tin được truy xuất từ đĩa.
Bộ đệm: là nơi tạm lưu dữ liệu trong quá trình truy xuất, HDD có bộ nhớ đệm lớn sẽ có tốc độ truy xuất dữ liệu cao hơn.
Hộp bảo vệ: Những thiết bị trên được bao bọc bởi hộp bảo vệ rất kín để đĩa không thể tiếp xúc với môi trường bên ngoài và chịu được sự va chạm nhẹ.
Hình V.1: Cấu tạo của một đĩa cứng
b .Nguyên lý hoạt động
_ Cách thức tổ chức dữ liệu cơ bản của ổ đĩa cứng : Ổ cứng là thiết bị lưu trữ có thể đọc ghi dữ liệu nhanh chóng bằng 1 tập hợp các phần tử từ hoá trên các đĩa quay. Dữ liệu được đọc và ghi thông qua 1 dãy các bit (đơn vị nhỏ nhất của dữ liệu số ). Một bit có hai trạng thái 0,1 hay bật/ tắt.Các bit này được thể hiện theo chiều dọc phân tử trên bề mặt một platter,trong lớp phủ từ tính từ chỗ đầu đọc bắt đầu đọc cho đến điểm cuối cùng mà đầu đọc có thể đọc/ ghi được.1 byte gồm nhiều bit, 1 sector gồm nhiều byte, 1 track bao gồm nhiều sector và 1 cylinder gồm nhiều track đồng trục và bằng nhau.
_Hoạt động: 1 đĩa cứng chứa nhiều lớp đĩa (1à4 ) quay xung quanh 1 trục quay 3.600_5.400 vòng mỗi phút.Thông tin được ghi và đọc từ cả hai mặt của đĩa, sử dụng cơ chế mounted on arms, di chuyển cơ học qua lại giữa phần trung tâm và rìa ngoài đĩa.Các thông tin đầu đọc ( ghi ) tìm kiếm nằm trên các rãnh ( track ) ,là những đường tròn đồng tâm trên ổ.Mỗi rãnh được chia thành nhiều cung từ (sector) dùng chứa thông tin. Để đọc ghi dữ liệu vào 1 cung, ta dung 1 đầu đọc ghi di động áp vào mỗi mặt của mỗi lớp đĩa. Đầu đọc/ ghi này gắn chặt vào 1 cái cần còn cần này gắn vào một trục quay khác.Trục quay thứ 2 này cho phép điểu khiển vị trí của đầu từ bằng cách quay. Mỗi mặt đĩa có một đầu từ phụ trách đọc/ghi,tất cả các cần gắn đầu từ trên các mặt đĩa được gắn vào cùng một trục và cùng quay với nhau.
Để các bộ phận cơ khí của ổ đĩa có thể đọc/ghi đúng các bit trên đĩa thì mỗi vị trí trên đĩa ứng với 1 toạ độ 3 chiều: Độ cao Z (để chọn mặt đĩa ), bán kính R (để chọn cylinder ), Góc (để chọn cả sector lẫn vị trí bit bên trong sector).
Việc chọn đúng đầu từ bằng tham số Z có thể thể hiện bằng điện tử và phải có phản hồi. Vị trí của cần mang đầu từ được điều khiển thông qua tham số R làm quay trục quay chung của tất cả các cần mang đầu từ gắn chặt với nó.Tham sô được thiết lập bằng thời gian. Để điều khiển nó với độ chính xác cần thiết là vấn đề khó nhất,chúng ta cần biết được 1bit bắt đầu và kết thúc ở đâu,nó là 0 hay 1.
Nếu ổ đọc/ghi không đến được track cần tìm,bạn phải trải qua một cái gọi là góc trễ ( latency ) hay độ trễ quay (rotational delay ) hầu hết đều ở mức độ trung bình. Độ trễ này xuất hiện trước khi một sector quay bên dưới đầu đọc ( ghi ) vas au khi nó tìm thấy track cần tìm.
Motor quay các cần mang đầu từ có thể đặt đầu từ vào rãnh mong muốn.Mỗi rãnh có 2 nửa, mỗi nửa được ghi trước các tín hiệu có tần số khác nhau.Nếu đầu từ bị lệch khỏi tâm rãnh thì 1 trong 2 tín hiệu sẽ có biên độ lớn hơn tín hiệu kia.Mạch điện tử phát hiện ra sẽ điều khiển lái đầu từ theo hướng làm cho tín hiệu yếu mạnh lên.Vì các rãnh sinh ra các tín hiệu này được ghi trước khi người ta ghi dữ liệu lên đĩa nên chúng định nghĩa cylinder. Để hệ thống phát hiện được việc đầu từ của nó được đặt vào 1 cylinder không đúng, trên mỗi sector của các mặt đĩa dữ liệu đều có trường ID, nếu nhận thấy ID là của track lận cận thì phải dịch chuyển đầu từ.Bằng cách này vòng phản hồi là đóng và hệ thống có thể đảm bảo việc bám sát đúng rãnh.
Việc điều khiển đầu từ theo chiều Z.Khi ổ đĩa không hoạt động, đầu từ tì vào mặt đĩa do sức căng đàn hồi tĩnh của chính cần mang đầu từ.Bằng cách đó vị trí của đầu từ so với mặt đĩa không phụ thuộc vào hướng đặt đĩa so với trọng trường.Mặc dù diện tích đĩa ứng với 1 bit chỉ vào k...
1 . Ổ đĩa cứng
_Ổ cứng đầu tiên trên thế giới có là IBM 350 Disk File được chế tạo bởi Reynold Johnson ra mắt năm 1955 cùng máy tính IBM 350. Ổ cứng này có tới 50 tấm đĩa kích thước 24” với tổng dung lượng là 5 triệu kí tự.Một đầu từ có thể truy nhập tất cả các tấm đĩa khiến cho tốc độ truy nhập trung bình khá thấp.
_ Thiết bị lưu trữ dữ liệu IBM 1301 ra mắt năm 1961 bắt đầu sử dụng mỗi đầu từ cho một mặt đĩa.
_Ổ cứng đầu tiên có bộ phận lưu trữ tháo lắp được là ổ IBM 1311. Ổ này sử dụng đĩa IBM 1316 có dung lượng 2 triệu kí tự.
_Năm 1973 ,IBM giới thiệu hệ thống đĩa 3340 “Winchester” , ổ đĩa đầu tiên sử dụng kĩ thuật lắp ráp đóng hộp (sealed head / disk assembly – HAD ).
_Trước thập niên 1980 , hầu hết ổ đĩa cứng có các tấm đĩa cỡ 8” ( 20 cm ) hay 14 –inch ( 35 cm ). Đến năm 1980,Steagate Technology cho ra đời ổ đĩa ST 506 - ổ đĩa 5¼” đầu tiên có dung lượng 5 megabyte.
_Cuối thập niên 1990 đã có những ổ đĩa cứng với dung lượng trên 1 gigabyte.
_ Vào thời điểm đầu năm 2005 , ổ đĩa cứng có dung lượng khiêm tốn nhất cho máy tính để bàn còn được sản xuất có dung lượng lên tới 40 megabyte còn ổ đĩa lắp trong có dung lượng lớn nhất lên tới một nửa terabyte ( 500 gigabyte ),và những ổ đĩa lắp ngoài đạt xấp xỉ 1 terabyte .
2 . Đĩa CD
Các thiết bị lưu trữ quang rất thích hợp cho việc phát hành các sản phẩm văn hoá,sao lưu dữ liệu trên các hệ thống máy tính hiện nay.Ra đời vào năm 1978, đây là sản phẩm của sự hợp tác nghiên cứu giữa hai công ty Sony va Philips trong công nghiệp giải trí.Từ năm 1980 đến nay, công nghiệp đĩa quang phát triển mạnh trong cả 2 lĩnh vực giải trí và lưu trữ dữ liệu máy tính.
Sau này người ta đã chế ra các đĩa quang “ thế hệ thứ 2 “ là WORM (Write Once Read Many – ghi một lần, đọc nhiều lần ). Thiết bị này cho phép người sử dụng tự mình ghi thông tin lên các đĩa quang, tuy nhiên sau khi đã tạo ra hốc ( pit ) rồi thì không thể thay đổi được nữa.
Các đĩa quang “ thế hệ thứ 3 “ là các môi trường quang học có thể xoá được, chúng sử dụng công nghệ quang-từ ( magneto – optical ). Đĩa chất dẻo được phủ một lớp hợp kim này có tính chất đáng chú ý là ở nhiệt độ thấp chúng không nhạy cảm với từ trường, nhưng ở nhiệt độ cao cấu trúc phân tử của chúng sắp xếp lại theo từ trường tác động vào.
II .Nguyên lý hoạt động của các ổ đĩa cứng và đĩa CD
1 .Nguyên lý hoạt động của các ổ đĩa cứng
a.Cấu tạo ổ đĩa cứng
Ngoài 2 thành phần chính là những đĩa từ và đầu đọc/ghi, HDD còn có những thành phần sau: mạch điều khiển, bộ nhớ đệm( cache ), hệ cơ vận hành cần đọc /ghi, hộp bảo vệ.
Mạch điều khiển: Có nhiệm vụ ổn định tốc độ cho motor quay đĩa và vận hành hệ cơ điều khiển cần đọc/ghi ( một thiết bị điều khiển đầu đọc/ghi ).
Đầu đọc/ghi : được gắn với cần đọc ghi và chịu sự điều khiển của thiết bị này. Đầu đọc/ghi có tác dụng đọc dữ liệu từ đĩa hay ghi dữ liệu lên đĩa.
Đĩa: là những miếng đĩa nhỏ hình tròn được phủ 1 lớp từ tính, đĩa này có thể được sử dụng hai mặt trên dưới.
Mạch xử lý dữ liệu: dùng để xử lý những thông tin được truy xuất từ đĩa.
Bộ đệm: là nơi tạm lưu dữ liệu trong quá trình truy xuất, HDD có bộ nhớ đệm lớn sẽ có tốc độ truy xuất dữ liệu cao hơn.
Hộp bảo vệ: Những thiết bị trên được bao bọc bởi hộp bảo vệ rất kín để đĩa không thể tiếp xúc với môi trường bên ngoài và chịu được sự va chạm nhẹ.
Hình V.1: Cấu tạo của một đĩa cứng
b .Nguyên lý hoạt động
_ Cách thức tổ chức dữ liệu cơ bản của ổ đĩa cứng : Ổ cứng là thiết bị lưu trữ có thể đọc ghi dữ liệu nhanh chóng bằng 1 tập hợp các phần tử từ hoá trên các đĩa quay. Dữ liệu được đọc và ghi thông qua 1 dãy các bit (đơn vị nhỏ nhất của dữ liệu số ). Một bit có hai trạng thái 0,1 hay bật/ tắt.Các bit này được thể hiện theo chiều dọc phân tử trên bề mặt một platter,trong lớp phủ từ tính từ chỗ đầu đọc bắt đầu đọc cho đến điểm cuối cùng mà đầu đọc có thể đọc/ ghi được.1 byte gồm nhiều bit, 1 sector gồm nhiều byte, 1 track bao gồm nhiều sector và 1 cylinder gồm nhiều track đồng trục và bằng nhau.
_Hoạt động: 1 đĩa cứng chứa nhiều lớp đĩa (1à4 ) quay xung quanh 1 trục quay 3.600_5.400 vòng mỗi phút.Thông tin được ghi và đọc từ cả hai mặt của đĩa, sử dụng cơ chế mounted on arms, di chuyển cơ học qua lại giữa phần trung tâm và rìa ngoài đĩa.Các thông tin đầu đọc ( ghi ) tìm kiếm nằm trên các rãnh ( track ) ,là những đường tròn đồng tâm trên ổ.Mỗi rãnh được chia thành nhiều cung từ (sector) dùng chứa thông tin. Để đọc ghi dữ liệu vào 1 cung, ta dung 1 đầu đọc ghi di động áp vào mỗi mặt của mỗi lớp đĩa. Đầu đọc/ ghi này gắn chặt vào 1 cái cần còn cần này gắn vào một trục quay khác.Trục quay thứ 2 này cho phép điểu khiển vị trí của đầu từ bằng cách quay. Mỗi mặt đĩa có một đầu từ phụ trách đọc/ghi,tất cả các cần gắn đầu từ trên các mặt đĩa được gắn vào cùng một trục và cùng quay với nhau.
Để các bộ phận cơ khí của ổ đĩa có thể đọc/ghi đúng các bit trên đĩa thì mỗi vị trí trên đĩa ứng với 1 toạ độ 3 chiều: Độ cao Z (để chọn mặt đĩa ), bán kính R (để chọn cylinder ), Góc (để chọn cả sector lẫn vị trí bit bên trong sector).
Việc chọn đúng đầu từ bằng tham số Z có thể thể hiện bằng điện tử và phải có phản hồi. Vị trí của cần mang đầu từ được điều khiển thông qua tham số R làm quay trục quay chung của tất cả các cần mang đầu từ gắn chặt với nó.Tham sô được thiết lập bằng thời gian. Để điều khiển nó với độ chính xác cần thiết là vấn đề khó nhất,chúng ta cần biết được 1bit bắt đầu và kết thúc ở đâu,nó là 0 hay 1.
Nếu ổ đọc/ghi không đến được track cần tìm,bạn phải trải qua một cái gọi là góc trễ ( latency ) hay độ trễ quay (rotational delay ) hầu hết đều ở mức độ trung bình. Độ trễ này xuất hiện trước khi một sector quay bên dưới đầu đọc ( ghi ) vas au khi nó tìm thấy track cần tìm.
Motor quay các cần mang đầu từ có thể đặt đầu từ vào rãnh mong muốn.Mỗi rãnh có 2 nửa, mỗi nửa được ghi trước các tín hiệu có tần số khác nhau.Nếu đầu từ bị lệch khỏi tâm rãnh thì 1 trong 2 tín hiệu sẽ có biên độ lớn hơn tín hiệu kia.Mạch điện tử phát hiện ra sẽ điều khiển lái đầu từ theo hướng làm cho tín hiệu yếu mạnh lên.Vì các rãnh sinh ra các tín hiệu này được ghi trước khi người ta ghi dữ liệu lên đĩa nên chúng định nghĩa cylinder. Để hệ thống phát hiện được việc đầu từ của nó được đặt vào 1 cylinder không đúng, trên mỗi sector của các mặt đĩa dữ liệu đều có trường ID, nếu nhận thấy ID là của track lận cận thì phải dịch chuyển đầu từ.Bằng cách này vòng phản hồi là đóng và hệ thống có thể đảm bảo việc bám sát đúng rãnh.
Việc điều khiển đầu từ theo chiều Z.Khi ổ đĩa không hoạt động, đầu từ tì vào mặt đĩa do sức căng đàn hồi tĩnh của chính cần mang đầu từ.Bằng cách đó vị trí của đầu từ so với mặt đĩa không phụ thuộc vào hướng đặt đĩa so với trọng trường.Mặc dù diện tích đĩa ứng với 1 bit chỉ vào k...