Nguyên lý hoạt động của các ổ đĩa cứng và đĩa CD

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 ) hoặc 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 hoặc 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 phải 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 khoảng 0.3 m x 0.7m nhưng nhờ tốc độ quay của ổ đĩa cứng ( tốc độ này không cho phép đầu tử quệt xuống bề mặt đĩa và không cho phép đầu từ tách xa vị trí bit mà nó đang đọc và ghi thêm một phần nhỏ micro mét ) Cộng với áp dụng hiệu ứng mặt đất ( giữ cho khoảng cách giữa đầu từ và mặt đĩa nhỏ bằng khoảng nửa bước song ánh sang màu da trời ) giữ cho đầu từ đủ gần mặt đĩa để có thể lấy lên hoặc ghi xuống các tín hiệu từ trường biến đổi rất nhỏ trên diện tích đó. 2 .Nguyên lý hoạt động đĩa CD a .Cấu tạo đĩa CD Các lỗ trên CD sâu 0,12 micron và rộng 0,6 micron ( 1 micron bằng một phần ngàn mm ).Các lỗ này được khắc theo 1 track hình xoắn ốc với khoảng cách 1.6 micron giữa các vòng, khoảng 16.000 track/ inch.Các lỗ ( pit ) và nền ( land ) kéo dài khoảng 0,9 đến 3,3 micron. Track bắt đầu từ phía trong và kết thúc ở phía ngoài theo một đường khép kín các rìa đĩa 5 mm.Dữ liệu lưu trên CD thành từng khối ,mỗi khối chứa 2.352 byte. Trong đó , 304 byte chứa các thông tin về bit đồng bộ, bit nhận dạng (ID), mã sửa lỗi (ECC), mã phát hiện lỗi ( EDC ). Còn lại 2.048 byte chứa dữ liệu. Tốc độ đọc chuẩn của CD-ROM là 75 khối/giây hay 153.600 byte/giây hay 150 KB/giây (1X ) Dưới đây là một số loại đĩa quang thông dụng: + CD ( Compact Disk ): Đĩa quang không thể xoá được, dùng trong công nghiệp giải trí ( các đĩa âm thanh được số hoá.Chuẩn đĩa có đường kính 12 cm, âm thanh phát từ đĩa khoảng 60 phút ( không dừng ). + CD-ROM ( Compact Disk Read Only Memory ): Đĩa không xoá dùng để chứa các dữ liệu máy tính.Chuẩn có đường kính 12 cm, lưu trữ dữ liệu hơn 650 MB.Khi phát hành, đĩa CD-ROM đã có chứa nội dung. + CD-R ( CD-Recordable ): giống như đĩa CD, đĩa mới chưa có thông tin, người dùng có thể ghi dữ liệu lên đĩa một lần và đọc được nhiều lần.Dữ liệu trên đĩa CD-R không thể bị xoá. + CD-RW ( CD-Rewritable): giống như đĩa CD, đĩa mới chưa có thông tin, người dùng có thể ghi dữ liệu lên đĩa, xoá,và ghi lại dữ liệu trên đĩa nhiều lần. b .Nguyên lý hoạt động Đĩa chất dẻo được phủ một lớp hợp kim, hợp kim này có tính chất 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. Để sử dụng tính chất này vào việc ghi thông tin, đầu ghi của ổ đĩa co 1 laser và 1 nam châm. Tia laser chiếu 1 xung ánh sáng ngắn vào kim loại, nâng nhiệt độ của nó tức thời lên cao, nhưng chưa đủ làm chảy hốc ( pit ), đồng thời nam châm phát ra một từ trường theo 1 trong 2 hướng để sắp xếp lại các phần tử của chất có tính chất quang từ.Khi xung laser hết, chỗ kim loại bị chiếu tia laser đã bị từ hoá theo 1 trong 2 hướng biểu diễn bit 0 hoặc 1. Quá trình đọc thông tin dựa trên sự phản chiếu các tia laser năng lượng thấp từ lớp lưu trữ dữ liệu. Bộ phận tiếp nhận ánh sáng sẽ nhận biết được những điểm mà tại đó tia laser bị phản xạ mạnh hay biến mất do các vết khắc ( pit ) trên bề mặt đĩa.Các tia phản xạ mạnh chỉ ra rằng tại điểm đó không có lỗ khắc và điểm này được gọi là điểm nền ( land ). Bộ nhận ánh sang trong ổ đĩa thu nhận các tia phản xạ và khuếch tán được khúc xạ từ bề mặt đĩa.Khi các nguồn sáng được thu nhận, bộ vi xử sẽ dịch các mẫu sáng thành các bit dữ liệu hay âm thanh. Thông tin được ghi trên đĩa bằng cách dùng thiết bị laser để đốt cháy lớp phản xạ tạo thành rãnh cực nhỏ trên bề mặt theo hình xoay trôn ốc.Các vết cháy và khoảng cách giữa chúng thể hiện các chữ số 0 hoặc 1. II . Các chuẩn của ổ đĩa cứng và đĩa CD 1.Các chuẩn của ổ đĩa cứng a .Các chuẩn giao diện của ổ đĩa cứng Những bước tiến trong công nghệ sản xuất đĩa cứng có liên quan tới 4 kiểu điều khiển đĩa – HDC ( Hard Disk Controller ): ST506 , ESDI, SCSI và IDE.Chúng được sử dụng rộng rãi và được sử dụng làm các chuẩn công nghiệp. Chuẩn ST506 (ST – Seagate Technology) Các ổ đĩa cứng được sử dụng rộng rãi trong các máy IBM PC đầu tiên được điều khiển bởi bộ điều khiển ST506 do hãng Seagate Technology đưa ra.Theo chuẩn ST506, ổ đĩa cứng ( HDD ) và bộ điều khiển ổ đĩa ( HDC ) là 2 thành phần tách biệt.Bộ điều khiển nằm trên một card mở rộng cắm vào 1 trong các slot trên mainboard. Mỗi bộ điều khiển có thể điều khiển được 2 ổ đĩa cứng. Các tín hiệu ghép nối HDD với HDC được chia làm 2 nhóm: nhóm các tín hiệu điều khiển – 34 dây và nhóm các tín hiệu số liệu – 20 dây. Các ổ đĩa loại này nhãn thường được ghi “ MFM/RLL” , đó là chữ viết tắt của 2 phương pháp mã hoá dữ liệu mà đơn vị điều khiển đĩa ST506 sử dụng: + MFM: Nếu sử dụng phương pháp MFM thì có thể đạt tốc độ truyền dữ liệu 5Mbit/sec. Mỗi cylinder có thể được chia thành 17 sector. + RLL ( Run Length Limited): Nếu sử dụng phương pháp RLL thì có thể đạt tốc độ truyền dữ liệu 7.5Mbit/sec. Mỗi cylindẻ có thể được chia thành 26 sector. Khi máy IBM PC/XT mới xuất hiện, trên thị trường chỉ mới có bộ điều khiển ST506 và vì thế ROM- BIOS chỉ cung cấp các dịch vụ đĩa dựa trên các đặc tính kỹ thuật của bộ điều khiển này, cụ thể như sau: + Số đĩa tối đa là 2. + Số từ trụ ( cylinder ) tối đa là 1024 (được đánh số 0..1023 ). + Số cung /rãnh (sector/track ) tối đa là 63 + Số đầu từ ( head /side ) tối đa là 16 + Kích thước sector cố định là 512 bytes Một ổ đĩa theo chuẩn ST506 nếu tính theo các giá trị cực đại nêu trên, có thể có dung lượng = 16*63*1024*512/2²º MB = 504 MB.Do chuẩn ST506 có những hạn chế về tốc độ trao đổi thông tin và về dung lượng ổ đĩa nên ngày nay người ta không sử dụng nữa. Chuẩn ESDI (Enhanced Small Device Interface ) Tháng 12 /1983 một số nhà sản xuất đĩa cứng và tủ băng từ đã thống nhất cải tiến chuẩn ST506 thành chuẩn ESDI,chuẩn này vẫn tương thích với chuẩn ST506 và vì vậy các máy tính mà ROM –BIOS chỉ hỗ trợ cho bộ điều khiển ST506 vẫn có thể làm việc với bộ điều khiển ESDI. Trong cả hai chuẩn ST506 và ESDI,dòng thông tin mà đầu đọc về (bit stream ) bao gồm cả dữ liệu lẫn các tín hiệu điều khiển.Trong chuẩn ST506, dòng dữ liệu và các thông tin điều khiển đều cùng truyền trên bus dữ liệu.Trong bộ điều khiển ESDI có bộ nhớ đệm cho một sector, nhờ vậy có thể chọn hệ số đan xen ( interleave )la 1:1. Về hệ số đan xen chúng ta sẽ so sánh hai chuẩn với nhau, ST506 yêu cầu hệ số đan xen từ 3 đến 6, nếu trọn bằng 6 có nghĩa là để đọc trọn vẹn một trach đĩa cần phải quay đủ 6 vòng ,nếu chọn bằng 3 - cần 3 vòng. Như vậy có khả năng tăng tốc độ tuyến tính từ 3 tới 6 lần nhờ giảm hệ số đan xen. Trong chuẩn ESDI có một đặc điểm quan trọng khác với ST506 la, trên HDD theo chuẩn ESDI chỉ có dữ liệu thực sự mới được gửi về bộ điều khiển, các tín hiệu điểu khiển được xử lý ngay trên HDD bằng một đơn vị logic có tên gọi là “Bộ tách dữ liệu “ ( data separator ), nó hoạt động song song với bộ điều khiển,nhờ vậy tốc độ truyền dữ liệu theo chuẩn này cao hơn chuẩn ST506.Hầu hết các bộ điểu khiển ESDI làm việc với tốc độ truyền 10Mbit/sec,một số khác có thể đạt tới tốc độ 15, 20, thậm chí tới 24Mbit/sec.Bộ tách dữ liệu được coi là một thành phần thông minh,hơn thế nữa,trong HDD loại ESDI còn được trang bị bộ nhớ các thông số vật lý của nó cũng như địa chỉ các sector hỏng, nhờ đó mà bộ điều khiển có thể thực hiện việc setup lại HDD. Các HDD loại ESDI số sector /track chỉ có thể là 34 hoặc 36.Khi chúng ta setup HDD ESDI, nếu khai báo số sector/track thấp hơn thực tế , do HDD ESDI có thể gửi các đặc tính vật lý của nó cho bộ điều khiển , nên bộ điểu khiển có thể sử dụng một khả năng đặc biệt của nó là: “sector translation “để chuyển đổi các thông số logic của ổ đĩa ( thông số của BIOS ) thành các thông số của ổ đĩa vật lý. Sự chuyển đổi này tốn thời gian nhưng đảm bảo cho ổ đĩa ESDI có thể sử dụng được với hầu hết các tham số truyền cho BIOS mà không gấy “ mất “ dung lượng đĩa. Khả năng chuyển đổi này phụ thuộc hoàn toàn vào bộ điều khiển ESDI. Một số bộ điều khiển ESDI chỉ hỗ trợ một số tham số của BIOS, cũng có những bộ điều khiển mềm dẻo hơn, có thể hỗ trợ mọi tham số truyền cho BIOS. Đó chính là ưu điểm nổi bật của chuẩn ESDI, nó giúp chúng ta vượt qua những giới hạn mà các dịch vụ BIOS được xây dựng dựa trên chuẩn ST506 đặt ra.Mặc dù ESDI chỉ có thể có 34 sector/track nhưng nó làm như thể là có tới 63 sector/track, bộ điều khiển ESDI sẽ dịch tham số logiccylinder/sector/head thành thông số vật lý của ổ đĩa. Chuẩn IDE ( Intelligent Device Electronics ) Đây là một chuẩn mới tiên tiến về giao diện với thiết bị ổ cứng.Chuẩn này được các hãng Compac kết hợp với Western Dgital bắt đầu phát triển từ năm 1984,nhằm tạo ra một bộ điều khiển tương thích với ST506 nhưng choán ít chỗ trong máy. Ổ đĩa IDE bao gồm cả ổ đĩa lẫn bộ điều khiển. Một cáp nối 40 dây trong đó có các dây truyền dữ liệu và cả các dây truyền tín hiệu điều khiển nối ổ đĩa IDE trực tiếp với bus hệ thống, chính vì vậy đôi khi người ta gọi ổ đĩa bũ AT ( “ AT bus drive “) mặc dù nó cũng có thể làm việc với bus XT. Một số loại máy có đấu nối với cáp của ổ IDE ngay trên mainboard. Các máy khác vẫn sử dụng một bảng mạch mở rộng, trên đó có đầu nối cáp của ổ IDE xuống bus hệ thống. Việc kết hợp HDD với bộ điều khiển ngay trên HDD làm cho nó có tất cả các ưu điểm của bộ điều khiển SCSI, trong đó phải kể đến khả năng làm việc tốt với mọi khuôn dạng đĩa và khả năng “ Caching Track “ - đọc cả một track của đĩa và chứa vào cache bên trong nó để dùng cho yêu cầu đọc lần sau nếu cần. Ổ đĩa IDE có thể sử dụng hệ số đan xen là 1:1, nhờ vậy tốc độ truyền tăng. Các ổ đĩa IDE tiêu thụ ít năng lượng, nên rất phù hợp với các laptop và notebook. Một số ổ IDE có chế độ tiết kiệm năng lượng, nó sẽ hoạt động chế độ này theo lệnh do một trình điều khiển chuyên biệt hoặc do BIOS hộ trợ nó phát ra. b.Các chuẩn giao tiếp ổ cứng Các chuẩn giao tiếp ổ cứng phổ biến: + ATA + Ultra ATA + Fibre Chanel + SCSI + Ultra SCSI + Ultra 160 SCSI + Ultra 320 SCSI + Serial ATA Chuẩn SCSI (Small Computer System Interface ) Về thực chất nó không phải là một chuẩn về giao diện với HDD mà là một chuẩn nêu lên cách nối tới 8 thiết bị hoàn toàn khác nhau với 1 máy PC. Ngoài HDD ra theo chuẩn này có thể nối thiết bị băng từ, ổ CD-ROM hoặc scanner..v..v. với 1 bộ giao diện SCSI. Đặc biệt khác với các chuẩn nêu trên là chuẩn SCSI được sử dụng không những trong các máy họ IBM PC mà cả trong các hệ thông khác như Macintosh, Atari ST ..v.v. nhờ việc mạch giao diện SCSI liên hệ với các thiết bị qua 1 bus được tách biệt với PC bus. Tất cả các đặc tính đường truyền cũng như các lệnh để điều khiển thiết bị đều được chuẩn hoá. Các thiết bị SCSI có thể được sử dụng cho các hệ thống máy tính khác nhau, chỉ có bộ điều khiển SCSI là phải phù hợp với hệ thống, máy tính mà nó làm việc. Bus SCSI có 80 dây, trong đó có 8 dây truyền dữ liệu. Một version mới của SCSI có ký hiệu là SCSI II có tới 16 dây dữ liệu. Về lý thuyết tốc độ truyền của bus SCSI có thể đạt tới 4 hoặc 5MByte/sec, tuy vậy HDD thường không đạt được tốc độ này. Chuẩn SCSI cũng phát triển theo khuynh hướng của ESDI là ngày càng tập trung nhiều đơn vị logic điều khiển trên HDD, làm cho bộ điều khiển trở lên độc lập với thiết bị, không cần quan tâm tới các đặc tính vật lý của thiết bị. Cũng giống như HDD ESDI, các HDD chuẩn SCSI cũng có bộ nhớ, HDD có thể gửi cho bộ điều khiển các thông số về đặc tính vật lý của nó khi được bộ điều khiển yêu cầu.Chính vì vậy bộ điều khiển đĩa SCSI có thể sử dụng các tham số logic của ổ đĩa không có trên thực tế. Các hệ thống SCSI thường được trang bị BIOS riêng cho nó ( ROM mở rộng ) và không hỗ trợ các dịch vụ BIOS cho các ổ đĩa theo chuẩn ST506.Khi cài đặt thiết bị SCSI, các dịch vụ BIOS của nó sẽ thay thế các dịch vụ BIOS của nó sẽ thay thế các dịch vụ BIOS vốn có của hệ thống. Chuẩn IDE ( EIDE) Parallel ATA (PATA ) hay còn được gọi là EIDE (Enhanced Intergrated Drive Electronics ) được biết đến như là 1 chuẩn kết nối ổ cứng thông dụng hơn 10 năm nay.Tốc độ truyền tải dữ liệu tối đa là 100 MB/giây. Các bo mạch chủ mới nhất hiện nay gần như đã bỏ hẳn chuẩn kết nối này. Ổ cứng PATA (IDE ) với 40-pin kết nối song song,phần thiết lập jumper (10-pin với thiết lập master/slave/cable select ) và phần nối kết nguồn điện 4-pin, độ rộng là 3.5-inch.Có thể gắn 2 thiết bị IDE trên cùng 1 dây cáp,có nghĩa là một cáp IDE sẽ có 3 đầu kết nối, 1 sẽ gắn vào bo mạch chủ và 2 đầu còn lại sẽ vào 2 thiết bị IDE. Chuẩn SATA ( Serial ATA ) SATA là kết quả của việc làm giảm tiếng ồn, tăng các luồng không khí trong hệ thống do những dây cáp SATA hẹp hơn 400% so với dây cáp IDE. Tốc độ truyền tải dữ liệu tối đa lên đến 150 – 300 MB/giây. Ổ cứng SATA so với ổ cứng IDE thì ổ cứng SATA có đầu kết nối nhỏ hơn, nguồn đóng chốt, jumper 8-pin và không cần thiết lập Master/slave/cable select,kết nối Serial SATA riêng biệt.Cáp SATA chỉ có thể gắn kết 1 ổ cứng SATA. Ngoài ra,các nhà sản xuất còn có 2 chuẩn cho ổ cứng gắn ngoài la USB, Fire Wire. Ưu điểm của 2 loại kết nối này so với IDE và SATA là chúng có thể cắm “nóng “ rồi sử dụng ngay chứ không cần phải khởi động lại hệ thống. 2 .Các chuẩn đĩa CD Ổ CD-ROM có thể sử dụng chuẩn EIDE,SCSI và một số chuẩn khác. Những card adapter ( tiếp hợp - điều phối ) dành cho nhiều ổ CD-ROM sử dụng một tập hợp chuẩn SCSI sao cho chỉ thuộc một thiết bị duy nhất. Một ổ đĩa IDECD-ROM sử dụng tiêu chuẩn ATAPI (Advanced Technology Attachment Packet Interface ), phần mở rộng tiêu chuẩn IDE ATA vốn cho phép ổ đĩa băng từ và các ổ đĩa CD-ROM được xử lý giống như bất kì một ổ đĩa cứng nào khác trên hệ thống . Với các ổ đĩa cứng, IDE ám chỉ đến phần điện tử của ổ đĩa được hợp nhất, nhưng IDE được áp dụng cho ổ đĩa CD-ROM ám chỉ đến giao thức giao diện giữa ổ đĩa và CPU vốn đòi hỏi phần mềm tại cấp độ OS để hoàn thành giao diện. 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 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 Các chuẩn ổ đĩa cứng Các chuẩn giao diện của ổ đĩa cứng Chuẩn ST506 ( ST – Seagate Technology ) Chuẩn ESDI ( Enhanced Small Device Interface ) Chuẩn IDE ( Intelligent Device Electronics ) 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 Tài liệu tham khảo: _ Sổ tay phần cứng. _ Kiến Trúc Máy Tính - Nguyễn Đình Việt – Nhà xuất bản Đại Học Quốc Gia Hà Nội. _ Giáo trình Kiến Trúc Máy Tính – Msc. Võ Văn Chín; ThS. Nguyễn Hồng Vân; KS Phạm Hữu Tài - Đại Học Cần Thơ 12/2003. _ Các tài liệu trên các trang Web. _Cấu tạo, nâng cấp, sửa chữa, bảo trì máy tính - Đỗ Duy Việt, Lê Minh Phương – Nhà xuất bản Thống Kê --------*~~~*~~~*-------