Bài giảng Thiết bị lưu trữ

 các HDD đời cũ. Do khả năng vận hành của HDD cao hơn CPU và bộ nhớ  cần tạo độ trễ nhân tạo để CPU và bộ nhớ bắt kịp hoạt động của HDD.Thời gian khởi động (start time): Tiến trình booting (khởi động máy) có thể mất tới 30s hoặc thường hơn thế (nạp điện cho HDD – mất từ 7-10s để bộ điều khiển trên board của ổ cứng hoạt động).5Megabyte nhị phân và Megabyte thập phânCông thức tính dung lượng đĩa :Cylinders * Heads * Sectors * 512 (byte/sector)Phụ thuộc vào cách chia cho dạng thập phân (1.000.000) hay nhị phân (1.048.576).Các chuẩn ổ cứng :IDE/ATA (Intergrated Drive Electronics/AT Attachment) : Chematics được thiết kế để tích hợp bộ điều khiển lên chính ổ đĩa  giảm bớt chi phí mạch giao tiếp và khiến các thực thi phần cứng đĩa trở nên dể dàng hơn. ATA là chuẩn chính thức định nghĩa ổ đĩa và các thức hoạt động nhưng IDE thực sự là tên thương mại.6ATAPI (ATA Packet Interface) : Được thiết kế dùng để gắn các ổ đĩa CD-ROM vào mạch giao tiếp ATA (IDE).Các ổ cứng chấp nhận phần hỗ trợ ATA (IDE) thông qua BIOS. Nhưng các thiết bị ATAPI yêu cầu phải có một trình điều khiển thiết bị để hổ trợ chúng (VD : phải có driver của CDROM).ATA-2. Fast-ATA và EIDE :ATA-2 : Là 1 cải tiến lớn của ATA. Nó định nghĩa :Các chế độ chuyển giao dữ liệu PIO (Programmed I/O) và DMA nhanh hơn :Hổ trợ tính năng tự động nhận dạng trong CMOS (Auto Detect).7Hổ trợ phần bổ sung cho các kênh ổ đĩa thứ hai (secondary).Quản lý các đợt chuyển giao dữ liệu khối (Block Transfer Mode).LBA (Logical Block Addressing) : phương pháp định địa chỉ sector mới  khắc phục giới hạn 528MB truyền thống.ATA-2 vẫn tiếp tục sử dụng mạch giao tiếp vật lý 40pin  vẫn tương thích với ATA (IDE).EIDE (Enhanced IDE) : là thực thi khác của chuẩn ATA-2, phát minh bởi Western Digital. Xây dựng trên ATA-2 lẫn ATAPI.Fast-ATA : là thực thi khác của chuẩn ATA-2, phát minh bởi Seagate và Quantium. Xây dựng trên ATA-2.8Ultra-ATA 33 : Biểu thị cho 1 thực thi ATA/ATAPI-4, cung cấp 1 tốc độ chuyển giao dữ liệu DMA làm chủ bus, có khả năng vận hành cao 33MB/s.Ultra-ATA thường có tên Ultra-DMA/33 hay DMA/33Cần phải có ổ đĩa, bộ điều khiển, và BIOS Ultra-DMA để hổ trợ hệ thống ổ đĩa Ultra-DMA.Có thể dùng cáp IDE bình thường (40pin)Ultra-ATA 66 :Cung cấp khả năng vận hành lên 66MB/sThường có tên là UDMA/66.Dùng cáp 40pin/80dây. Hệ điều hành cũng phải được kích hoạt để chuyển giao DMA.9Các vấn đề chung về UDMA/66Bảo đảm cáp tín hiệu có khả năng Ultra-DMA/66 (là cáp 40 pin, 80 dây dẫn ; 1 đầu nối đen và 1 đầu nối xanh ; Pin 34 trên cáp được đánh dấu hoặc cắt.Bảo đảm mainboard phải có khả năng hỗ trợ Ultra-DMA/66. Có 1 mạch phát hiện tuyến 34 bị thiếu trên cáp.Nếu mainboard không hổ trợ, cần liên hệ nhà sản xuất để upgrade BIOS (nếu có).Bảo đảm OS phải có khả năng DMA – Với Win95/98, kiểm tra hộp thoại Properties trong Device Manager.Bảo đảm ổ đĩa có khả năng Ultra-DMA/66 đã được cấu hình để chạy với các tốc độ chuyển giao Ultra-DMA/66 (có thể bằng switch hay BIOS).10Tốc độ chuyển giao dữ liệu :Đóng vai trò quan trọng trong khả năng vận hành ổ đĩa.Hai yếu tố chuyển giao dữ liệu là : tốc độ lấy data từ các lá đĩa (tốc độ bên trong) và tốc độ chuyển data giữa ổ đĩa với bộ điều khiển (tốc độ bên ngoài – tốc độ mạch giao tiếp (interface rate)).Các HDD cũ chạy với tốc độ 5MB/s và các HDD mới chạy với tốc độ 14MB/s.Các HDD cũ chạy trong khoảng 5-8 MB/s – Các HDD ATA-2 (EIDE) : 16MB/s – Ultra-ATA : 33MB/sCác chuẩn hiện đại về chuyển giao dữ liệu PIO Mode (Programmed I/O – chỉ định mức độ chuyển giao data I/O ổ đĩa) và DMA.11Lập cache đĩa (Drive Caching) : dùng để tăng tốc độ biểu kiến của các hệ thống ổ đĩa.Phân bổ 1 lượng nhỏ bộ nhớ, có trạng thái ổn định, tác động như là 1 vùng lưu trữ tạm thời nằm ngay trên ổ đĩa. Cache hit (data có sẳn trong cache)  việc chuyển giao data xảy ra nhanh (do không cần truy cập đĩa).Cache miss (không có sẳn)  việc truy cập đĩa xảy ra bình thường.Các HDD ngày nay dùng 2MB bộ nhớ có khả năng vận hành cao (DDR Ram) để làm cache đĩa.12HARD DISK (HDD)Kiến tạo ổ đĩa cứngKhung sườn : chịu ảnh hưởng đến tính nguyên vẹn về cấu trúc, nhiệt và điện của ổ đĩa.Các lá đĩa : chịu tải bằng nhôm, thủy tinh hoặc hợp chất gốm sứ – Sau đó được tráng lên cả hai mặt 1 lớp chất liệu từ tính.Các đầu đọc ghi.Bộ phận điều động đầu.Mô tơ trục quay.Mạch điện tử :Được chế tạo trên 1 bo PC đơn lẻ. Trung tâm là bộ vi điều khiển (mC : microcontroler).13HARD DISK (HDD)Là phiên bản tùy biến của bộ vi xử lý – là 1 IC dành riêng cho ASIC (Application-Specific IC). Chương trình điều hành ổ đĩa này được lưu trữ trong 1 PROM (Programmable ROM).Khái niệm về định dạng đĩa (Format)Low Level Format : Được làm lần đầu bởi nhà sản xuất. Là bước quan trọng nhất (và chịu trách nhiệm hầu hết các sự cố dài hạn của ổ đĩa).Phải dùng đúng LLF của nhà sản xuất.Mọi tiến trình LLF đều xoá bỏ hoàn toàn dữ liệu và cấu trúc đĩa.Có thể dùng chương trình LLF của mainboard thông qua BIOS.14Phân hoạch (Partitioning):LLF là 1 tiến trình cụ thể theo phần cứng còn phân hoạch là tiến trình cụ thể theo phần mềm.Ổ đĩa phải được phân hoạch để ghi các tập tin của hệ điều hành (OS) hoặc thống tập tinh boot record.Còn giúp chia nhỏ 1 ổ cứng vật lý thành nhiều ổ logic nhỏ hơn.Có 1 số hệ thống tập tin đang được dùng ngày nay (NTFS, hệ thống của UNIX, hệ MAC, hệ LINUX ) nhưng Dos, Win 3.1x, Win95 tiếp tục dùng hệ thống FAT (File Allocation Table).Nhược điểm của FAT (có 64sector-32Kb/cluster)15Một trong những par được tạo được sử dụng làm boot partition và MBS (Master Boor Sector hay còn gọi là MBR – Master Boot Record) chứa 1 chương trình boot đặc biệt và bảng part sẽ được lưu ở sector đầu tiên.Tiện ích dùng để phân hoạch ổ đĩa là FDISK của DOS, các chương trình Disk manager của các hãng sản xuất ổ cứng (Seagate, Quantium, Maxtor, IBM)Các OS khác nhau có các giới hạn phân hoạch khác nhau :DOS và Win95 được giới hạn là 2.11GB.Các version Windows NT trở về trước được giới hạn ở 4GB.Win98 dùng các partition FAT32 có thể hổ trợ đến 2TB.Định dạng cấp cao (Chương trình FORMAT)16Các hệ thống tổ chức tập tinNhững điểm cơ bản về FAT.Các sector tổ chức thành nhóm gọi là cluster. Và mỗi cluster được gán 1 số.Đầu tiên là 12bit (FAT12), 16bit (FAT16), 32bit (FAT32).Có thể lưu trữ các tập tin trong mọi cluster xuyên suốt ổ đĩa mà không cần bận tâm về kích cỡ tập tin. Khi tập tin bị xoá, các cluster đó trở thành sẳn có và được dùng lại  hệ thống quản lý tập tin đáng tin cậy và linh hoạt.Nhược điểm : chỉ có được các cluster theo số lượng bit sẳn có chỉ định và hay bị phân mảnh.17Các hệ thống tổ chức tập tinFAT16 :DOS dùng hệ thống tập tin FAT16 dùng để lưu trữ dữ liệu.Cho phép tới 216 = 65.536 cluster.Cluster = 32KB  tối đa cho 1 phân hoạch là 65536 * 32 * 1024 = 2.147.483.648 (2.1GB)Một tập tin phải chiếm ít nhất 1 cluster (cho dù kích cỡ tập tin nhỏ hơn nhiều so với cluster)  lãng phí không gian đĩa.Với những HDD lớn hơn 2GB  phải phân hoạch thành nhiều ổ đĩa.18Các hệ thống tổ chức tập tinFAT32 :Microsoft giải quyết vấn đề giới hạn của FAT16 bằng FAT32 để sử dụng version Win95 (OSR2) và sau đó là Win98.4bit (trong 32bit) được dành riêng  hệ thống thực tế truy cập được 228 = 268.435.456 cluster (trên 256 triệu cluster).Cluster = 4KB  kích cỡ tối đa của 1 phân hoạch là 2TB.Loại bỏ kích thước cố định của thư mục gốc  có thể có các files và folders không kể số lượng.Các chương trình tiện ích viết cho FAT16 thì không làm việc trên FAT32.Virus và MBR19CD-ROM (Compact Disc)Xuất hiện đầu tiên vào năm 1982 – do Sony và Philip sáng chế.Cấu tạo đĩa CD :Dập 1 mẫu hình các pit và land lên 1 đĩa bằng chất dẽo (poly-carbonate) đúc.Các đĩa chất dẽo trong suốt được phủ 1 lớp tráng màu bạc (phản quang) để phản xạ ánh sáng laser – phủ lên mọi thành phần của mặt đĩa (pits và lands) đồng đều nhau.Sau đó, đĩa được tráng 1 lớp sơn (lacquer) để tránh các hoá chất ăn mòn (O2 – làm oxy hoá và phá hỏng lớp tráng phản quang).In nhãn.20CD-ROM (Compact Disc)Dữ liệu trên CD :Không được phân thành các vòng tròn đồng tâm như đĩa từ mà được ghi thành 1 track duy nhất xoắn ốc liên tục chạy từ tâm quay ra vùng ngoài rìa.Mỗi pit sâu khoảng 0.12 micromet và rộng khoảng 0.6 micro.Các pits và lands có thể dài từ 0.834 đến 3.3 micro.Giữa 2 vòng xoắn liên tiếp nhau của đường xoắn ốc có 1 khoảng hở chừng 1.6 micromet  c/c khoảng 16.000 TPI (so sánh với 96TPI với FDD và 400 TPI với HDD).21CD-ROM (Compact Disc)22CD-ROM (Compact Disc)23CD-ROM (Compact Disc)24CD-ROM (Compact Disc)Các lưu trữ dữ liệu trên CDCần có 1 quá trình giải mã phức tạp để chuyển đổi các chuổi pits và lands thành những thông tin nhị phân  kỹ thuật EFM (Eight to Fourteen Modulation)Kỹ thuật mã hoá EFM chuyển mỗi byte (8bits) thành 1 chuỗi 14bit (gọi là 1 symbol) – trong đó số nhị phân 1 phải được phân cách bởi ít nhất là 2 số nhị phân 0.(Xem thêm sách tham khảo)25CD-ROM (Compact Disc)Việc bảo quản các đĩa CD-ROMĐừng bẻ cong đĩaĐừng đốt nóng đĩa.Đừng làm trầy xướt đĩa.Đừng dùng hoá chất trên đĩa.26