Bài giảng Các thiết bị lưu trữ (tiếp theo)

CHƯƠNG 3 CÁC THIẾT BỊ LƯU TRỮ (tiếp theo) ĐĨA MỀM VÀ Ổ ĐĨA MỀMFLOPPY DISKFLOPPY DISK DRIVE ĐĨA MỀM VÀ Ổ ĐĨA MỀM Đĩa mềm: Cấu tạo: Gồm một mảnh poliester (hay một tấm mylar) tròn và mỏng có phủ vật liệu có từ tính (các hạt oxit sắt từ) để lưu trữ thông tin. Dữ liệu được ghi trên những vòng tròn đồng tâm gọi là rãnh (track). Các rãnh được chia nhỏ thành các các cung (sector) Mỗi cung (sector) có dung lượng 512 KB. Đĩa mềm được chia làm 80 track, mỗi track có 18 cung. Mảnh poliester được bao trong vỏ nhựa bảo vệ Đĩa mềm Cách lưu trữ logic dữ liệutrên đĩa mềm Một nhóm các cung được kết hợp với nhau gọi là liên cung (cluster) và được sử dụng để lưu trữ một tập tin hoặc một phần của tập tin Hệ điều hành xem đĩa như một danh sách dài các liên cung và lưu danh sách các liên cung trong bảng cấp phát tệp tin (File Allocation Table - FAT) Ổ đĩa mềm và đĩa mềm Cấu tạo: Bộ khung (frame assembly) dùng để gắn kết các bộ phận cơ và điện tử. Mô tơ trục quay (spindle motor) là bộ phận làm quay đĩa Các mạch điện tử (electronic package) là bảng mạch nằm ngay sau mô tơ quay, gồm các mạch điều khiển mô tơ, bộ điều khiển đĩa mềm và các mạch cảm biến. Bộ điều khiển đĩa mềm (floppy disk controller) là một mạch điện tử có nhiệm vụ tiếp nhận các lệnh từ bộ điều hợp để điều khiển việc dịch chuyển đầu đọc/ghi vào vị trí cần thiết để đọc dữ liệu ra hoặc ghi dữ liệu vào đĩa. Các mạch cảm biến thu nhận tín hiệu từ các cảm biến để điều khiển tự động các quá trình như ổn định tốc độ đọc, chống ghi… Đầu đọc/ghi (read/write head) là một bộ phận tay dẫn trượt giữa hai đầu từ: đầu đọc/ghi mặt dưới (đầu 0) và đầu/đọc ghi mặt trên (đầu 1). Mô tơ bước (stepping motor): dùng định vị các đầu đọc/ghi chính xác từ rãnh này qua rãnh khác. Đầu nối cáp điện (4 chân ) cung cấp các điện áp +5V cho các mạch logic và +12 V cho các mô tơ. Đầu nối cáp tín hiệu 34 chân. Nguyên tắc hoạt động Khi đưa đĩa mềm vào ổ đĩa, hệ thống cơ sẽ định vị chính xác đĩa mềm trong ổ đĩa, đồng thời đầu đọc/ghi được đặt tiếp xúc với bề mặt đĩa. Khi nhận được lệnh yêu cầu truy xuất ổ đĩa mềm, bộ xử lý truyền tín hiệu điều khiển đến ổ đĩa. Bộ điều khiển gắn trong ổ đĩa sẽ điều khiển quay đĩa, đĩa quay nhanh và đạt đến tốc độ quay không đổi. Sau đó đầu từ được mô tơ bước dịch chuyển đến vị trí – rãnh chứa dữ liệu đang cần thao tác. Khi kết thúc thao tác truy xuất đĩa mềm, bộ điều khiển đĩa ngưng việc quay đĩa tránh việc hỏng dữ liệu do ma sát giữa mặt đĩa và đầu từ có thể làm hỏng dữ liệu trên đĩa. Khi lấy đĩa từ ổ đĩa, hệ thống cơ sẽ nâng đầu từ về vị trí thích hợp trong ổ đĩa và cơ cấu lò xo sẽ đẩy đĩa ra ngoài Quá trình định dạngđĩa mềm Tạo các rãnh và các cung Tạo Bảng ghi khởi động (MBR) Cung đầu tiên lưu các thông tin cơ bản cho biết đĩa được tổ chức như thế nào và phần cuối của bản ghi khởi động là Bộ nạp hệ điều hành. Tạo bảng định vị tệp tin (FAT)- 2 bản Bản chính: liệt kê vị trí các tệp tin trên đĩa trong cùng một cột của bảng. Một bản khác của FAT được đặt ngay sau bản đầu tiên dùng để phục hồi dữ liệu Tạo Thư mục gốc Liệt kê tất cả các tệp tin và các thư mục con Tên tệp và phần mở rộng Ngày và giờ tạo hoặc cập nhật Các thuộc tính của tệp tin Lưu ý: Tên tệp dài sẽ làm giảm số lượng tệp tin có thể lưu trữ trong thư mục gốc Ổ đĩa cứngHard Disk Drive Cấu tạo Cấu tạo Bộ khung (frame): khung ổ cứng được chế tạo bằng nhôm đúc ở áp lực cao. Đĩa từ (disk): đĩa từ thường làm bằng nhôm, thuỷ tinh hoặc gốm được phủ vật liệu từ và lớp bảo vệ ở cả hai mặt. Một ổ cứng gồm nhiều đĩa từ được xếp chồng và cùng gắn cố định trên một trục mô tơ quay. Đầu đọc/ghi (header): mỗi mặt đĩa dùng riêng một đầu đọc/ghi nên ổ đĩa cứng có 2 đĩa phải có 4 đầu từ. Mô tơ dịch chuyển đầu từ (stepping motor): không giống như mô tơ của đĩa mềm dịch chuyển đầu từ theo từng bước, ổ cứng “lắc” các đầu từ của mình qua lại theo một cung tròn để dịch chuyển từ mép đến tâm đĩa. Vị trí đầu từ được kiểm tra hiệu chỉnh để tránh sai lệch vị trí đọc/ghi dữ liệu. Cấu tạo Mô tơ trục quay (spindle motor): làm các đĩa quay với tốc độ nhanh và không đổi trong phiên làm việc của máy tính. Các mạch điển tử của ổ cứng (electronic circuit): Các mạch này có chức năng: truyền tải tín hiệu điều khiển và dữ liệu, điều khiển sự dịch chuyển của đầu từ, thực hiện các thao tác đọc/ghi, ổn định tốc độ quay. Nguyên lý hoạt động logic của đĩa cứng Tổ chức logic đĩa cứng (quá trình định dạng) Nguyên tắc lưu trữ vật lý trên đĩa cứng 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 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 Trong quá trình đọc, 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 Cấu tạo đầu từ Đầu từ và bộ khuếch đại tín hiệu Các chuẩn giao diện ổ đĩa cứng Chuẩn giao tiếp ST506 Là giao tiếp loại tuần tự, tốc độ thấp Chuẩn ESDI (Enhanced Small Device Interface) Là thế hệ sau của ST506 và có tốc độ cao hơn.(24Mbit/sec). Chuẩn giao tiếp IDE (Intelligent Drive Electronics) Còn được gọi là ATA1,ATA2 ( AT Attachment), sử dụng cáp nguồn 4 chân và cáp dữ liệu 40 chân. Chuẩn E-IDE (Enhanced IDE) là chuẩn nâng cao của IDE gồm: Các chuẩn giao diện ổ đĩa cứng Chế độ PIO (Programme Input/Output) cho phép ổ đĩa và bộ điều khiển IDE sử dụng thanh ghi bộ xử lý để trao đổi dữ liệu ở nhiều mức tốc độ khác nhau Chế độ DMA (Direct Memory Access) cho phép đĩa cứng trao đổi dữ liệu trực tiếp với bộ nhớ hệ thống Chuẩn cắm IDE Chuẩn giao tiếp IDE Các chuẩn giao diện ổ đĩa cứng SATA (SERIAL ATA) Vào năm 1999, một số công ty gồm: APT Technologies, Dell, IBM, Intel, Maxtor, Quantum và Seagate Technologies quyết định hợp tác thiết kế chuẩn giao tiếp Serial Advanced Technology Attachment (Serial ATA) cho ổ cứng và thiết bị ATA Packet Interface (ATAPI) Serial ATA dùng điện áp thấp, đầu chân cắm nhỏ gọn và ít dây hơn Serial ATA đạt tốc độ SATA I: 150Mbps SATA II: 300Mbps và 600Mbps Chuẩn SCSI (Small Computer System Interface) Có tốc độ cao hơn IDE nhưng phức tạp và đắt tiền hơn SCSI có nhiều tốc độ 40, 80, 160, 320 MBps. Hiện phổ biến là 160 và 320Mbps Chủ yếu được sử dụng trong các SERVER Cáp và ổ đĩa SATA Các nhân tố ảnh hưởng đến tốc độ của ổ đĩa cứng Rotation Speed (Tốc độ quay): Đĩa quay càng nhanh thì tốc độ truyền càng cao nhưng đĩa ồn và nóng hơn Sector per track (Số Sector trong một Track): Các đĩa hiện đại sử dụng các cỡ Track khác nhau. Phần ngoài rìa của đĩa có nhiều chỗ trống cho các Sector hơn là phần trong Seek time (Thời gian tìm kiếm): Thời gian tìm nhanh nhất xuất hiện khi đầu từ chuyển trực tiếp từ một track sang track kế tiếp. Head switch time (Thời gian chuyển đầu từ): Đo bằng thời gian trung bình ổ đĩa phải bỏ ra để chuyển giữa 2 trong số các đầu từ khi đọc hay ghi dữ liệu Cylinder switch time (Thời gian chuyển từ trụ): là thời gian tiêu tốn trung bình để chuyển đầu từ từ một track sang một track tiếp theo khi đọc hay ghi dữ liệu Rotation latency (Góc quay trễ): sau khi đầu từ được đặt trên track xác định, nó phải đợi cho đến đúng Sector được yêu cầu. Thời gian đợi đó được gọi là góc quay trễ và được đo bằng ms Các nhân tố ảnh hưởng đến tốc độ của ổ đĩa cứng Data access time (Thời gian truy cập dữ liệu): Là tổng thời gian tìm, thời gian chuyển đầu từ, và góc quay trễ. Thời gian truy cập dữ liệu được đo bằng ms. Bộ nhớ đệm (Cache) trên từng đĩa: Bộ nhớ đệm Cache thường được dùng để ghi và đọc dữ liệu. Transfer rate (Tốc độ truyền): Dữ liệu được ghi vật lý lên đĩa cứng bằng một số phương pháp khác nhau. Interleaving (hệ số đan xen của đĩa cứng): khi đánh số thứ tự cho các sector,các nhà sản xuất không đánh số một cách liên tục mà sẽ đan xen vào giữa 2 sector liên tiếp nhau một số sector, sau đó mới tiếp tục đánh số cho sector tiếp theo. Set jumper ĐỊNH DẠNG Ổ ĐĨA CỨNG Định dạng vật lý (định dạng cấp thấp) Phân vùng Định dạng cấp cao ĐỊNH DẠNG Ổ ĐĨA CỨNG Định dạng vật lý : đây là công việc của nhà sản xuất ổ đĩa 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 Phân vùng 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 Hiện nay, có 2 cách để phân vùng ổ đĩa: Dùng lệnh FDISK. Dùng chương trình Power Quest Partition Magic. Định dạng cấp cao ( FORMAT ổ ) Sau khi chia ổ, trước khi cài đặt hệ điều hành hay lưu dữ liệu vào ổ thì ta phải định dạng cấp cao ( tức là Format ổ) Thực chất của quá trình FORMAT là nhóm các Sector lại thành các Cluster sau đó đánh địa chỉ cho các Cluster này, mỗi Cluster có từ 8 đến 64 Sector hay tương đương với 4 đến 32KB Các kiểu định dạng FAT16, FAT32 và NTFS . Định dạng FAT16 (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 32MB Định dạng FAT32 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 Định dạng NTFS 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 Định dạng ổ đĩa bằng lệnh FDISK Khởi động máy tính vào hệ điều hành DOS Tại dấu nhắc DOS gõ Fdisk, Enter Xuất hiện menu như sau: Xem thông tin các Partation Từ menu chính, gõ số 4 Enter Để xóa phân khu DOS hay ổ đĩa logic Từ menu chính, gõ số 3 Enter Gõ 4 Enter để xóa các phân khu khác DOS Tạo phân khu DOS hoặc ổ đĩa logic Từ menu chính, gõ 1 Enter Tạo phân khu DOS sơ cấp Để tạo phân khu DOS sơ cấp gõ 1 Enter. Xuất hiện thông báo: Do you wish to use the maximum availble size for a Primary DOS Partition (Y/N).........? [Y] (Bạn muốn dành toàn bộ đĩa cho phân khu DOS sơ cấp hay không? (Yes/No)) Chọn Yes nếu bạn muốn dành toàn bộ đĩa cho phân khu DOS sơ cấp Chọn No nếu không muốn. Chọn yes Tạo phân khu DOS mở rộng Từ menu chính, gõ 1 Enter- gõ tiếp 2 Enter Tạo phân khu hoạt động Từ menu chính, gõ số 2 Enter. Nếu bạn tạo dạng phân khu DOS sơ cấp để khởi động đĩa cứng thì hãy dùng lệnh format [drive] /s