Ổ đĩa cứng (HDD – Hard Disk Drive) là một thiết bị lưu trữ trongmáy tính. Bất kì dữ liệu nào đều được lưu trữ trên ổ đĩa cứng, từ hệ điều hành, phần mềm, đến những tập tin cá nhân và dữ liệu doanh nghiệp. Vậy ổ đĩa cứng là gì ? Sau đây hãy cùng TTnguyen tìm hiểu chi tiết nhé!
Xem thêm:
Full câu hỏi trắc nghiệm nguyên lý hệ điều hành
giải thuật Banker là gì – Bài tập có lời giải
1. Ổ đĩa cứng là gì?
Ổ đĩa cứng hay còn gọi là ổ cứng (tiếng Anh: Hard Disk Drive, viết tắt: HDD), ra đời năm 1956 do IBM phát minh, là thiết bị dùng để lưu trữ dữ liệu trên bề mặt các tấm đĩa hình tròn phủ vật liệu từ tính.
Ổ đĩa cứng là loại bộ nhớ “không thay đổi” (non-volatile), có nghĩa là chúng không bị mất dữ liệu khi ngừng cung cấp nguồn điện cho chúng.
Ổ đĩa cứng là một thiết bị rất quan trọng trong hệ thống bởi chúng chứa dữ liệu cần thiết của người sử dụng máy tính. Những dữ liệu bị mất do yếu tố hư hỏng phần cứng của ổ đĩa cứng thường rất khó lấy lại được.
2. Cấu tạo ổ đĩa cứng
Ổ đĩa cứng gồm các thành phần, bộ phận có thể liệt kê cơ bản và giải thích sơ bộ như sau:
- Cụm đĩa
- Cụm đầu đọc
- Cụm mạch điện
- Vỏ đĩa cứng
- Đĩa từ
- Track
- Sector
- Cylinder
- Trục quay
- Đầu đọc/ghi
- Cần di chuyển đầu đọc/ghi
3. Nguyên lý hoạt động
Ổ đĩa cứng hoạt động dựa trên nguyên lý từ tính. Cụ thể, ổ cứng gồm đĩa từ tính quay tròn, cùng với đầu đọc/ghi từ. Khi dữ liệu được ghi lên ổ cứng, đầu ghi sẽ tạo từ trường để thay đổi cấu trúc từ tính trên bề mặt đĩa. Khi đọc dữ liệu, đầu đọc sẽ nhận biết các thay đổi này và chuyển thành dữ liệu số.
4. Phân loại ổ đĩa cứng
Ổ đĩa cứng được chia thành hai nhóm chính là ổ cứng HDD (Hard Disk Drive) và ổ cứng SSD (Solid State Drive). HDD hoạt động dựa trên nguyên lý cơ học, quay đĩa va đọc ghi dữ liệu thông qua từ tính. Còn SSD hoạt động dựa trên bộ nhớ flash, không cần đĩa quay, đầu đọc ghi, vì thế tốc độ đọc ghi dữ liệu nhanh hơn hẳn so với HDD.
5. Chức năng của ổ đĩa cứng
Lưu trữ dữ liệu
Chức năng chính của ổ đĩa cứng là lưu trữ dữ liệu. Mọi thông tin từ hệ điều hành, phần mềm, dữ liệu cá nhân đến dữ liệu doanh nghiệp đều được lưu trữ trên ổ đĩa cứng. Dữ liệu này sẽ được lưu trữ ngay cả khi máy tính tắt và khởi động lại.
Đọc và ghi dữ liệu
Ổ đĩa cứng đọc và ghi dữ liệu bằng cách sử dụng đầu đọc/ghi. Khi dữ liệu được gửi đến ổ đĩa cứng để lưu trữ, đầu ghi sẽ tạo từ trường để thay đổi cấu trúc từ tính trên bề mặt đĩa. Khi đọc dữ liệu, đầu đọc sẽ nhận biết các thay đổi này và chuyển thành dữ liệu số.
Cung cấp dữ liệu cho hệ điều hành và các ứng dụng
Ngoài việc lưu trữ dữ liệu, ổ đĩa cứng cũng cung cấp dữ liệu cho hệ điều hành và các ứng dụng. Hệ điều hành sử dụng dữ liệu từ ổ đĩa cứng để khởi động, chạy các ứng dụng và thực hiện nhiều công việc khác. Các ứng dụng cũng sử dụng dữ liệu từ ổ đĩa cứng để hoạt động và xử lý các tác vụ.
6. Quá trình hoạt động của ổ đĩa cứng
Quá trình khởi động
Khi máy tính khởi động, hệ điều hành sẽ tải từ ổ đĩa cứng. Cụ thể, BIOS hoặc UEFI sẽ đọc bootloader từ sector đầu tiên của ổ đĩa cứng, rồi bootloader sẽ tải hệ điều hành.
Quá trình đọc và ghi dữ liệu
Quá trình đọc và ghi dữ liệu trên ổ đĩa cứng diễn ra thông qua đầu đọc/ghi. Đầu đọc/ghi được đặt ít hơn 1 micromet so với đĩa từ, giúp đọc và ghi dữ liệu với độ chính xác cao. Khi ghi dữ liệu, đầu ghi sẽ tạo từ trường để thay đổi cấu trúc từ tính trên bề mặt đĩa. Khi đọc dữ liệu, đầu đọc sẽ nhận biết các thay đổi này và chuyển thành dữ liệu số.
7. So sánh giữa ổ cứng HDD và SSD
Tốc độ và hiệu suất
SSD có tốc độ đọc/ghi dữ liệu nhanh hơn nhiều so với HDD, nên SSD thường được sử dụng làm ổ cứng chính lưu hệ điều hành và các ứng dụng quan trọng. Ngoài ra, SSD không bị tình trạng phân mảnh dữ liệu giống HDD, vì vậy hiệu suất hoạt động của SSD luôn ổn định.
Dung lượng và giá thành
HDD có ưu thế trong việc lưu trữ dữ liệu lớn với giá thành rẻ. Ổ cứng HDD với dung lượng lớn (3TB, 4TB…) hiện có giá thành thấp hơn nhiều so với SSD. Ngược lại, SSD có giá thành cao hơn nhiều so với HDD khi so sánh theo đơn vị GB.
Độ bền và tuổi thọ
Ổ cứng SSD có độ bền cao hơn HDD do không có bộ phận chuyển động. Tuy nhiên, số lần ghi dữ liệu lên SSD có giới hạn, vì vậy sau một thời gian dài sử dụng, hiệu suất của SSD có thể giảm.
8. Các công nghệ sử dụng trong ổ cứng
S.M.A.R.T
S.M.A.R.T (Self-Monitoring, Analysis, and Reporting Technology) là công nghệ tự động giám sát, chẩn đoán và báo cáo các hư hỏng có thể xuất hiện của ổ đĩa cứng để thông qua BIOS.
Công nghệ có thể thông báo sự hư hỏng theo thời gian của phần cứng: đầu đọc/ghi (mất kết nối, khoảng cách làm việc với bề mặt đĩa thay đổi), động cơ (xuống cấp, rơ rão), bo mạch của ổ đĩa (hư hỏng linh kiện hoặc làm việc sai).
S.M.A.R.T không nên được hiểu là từ “smart”. Bởi chúng không làm cải thiện đến tốc độ làm việc và truyền dữ liệu của ổ đĩa cứng. Người sử dụng có thể bật (enable) hoặc tắt (disable) chức năng này trong BIOS.
Ổ cứng lai
Ổ cứng lai (hybrid hard disk drive) là các ổ đĩa cứng thông thường được gắn thêm các phần bộ nhớ flash trên bo mạch của ổ đĩa cứng. Cụm bộ nhớ này hoạt động khác với cơ chế làm việc của bộ nhớ đệm (cache) của ổ đĩa cứng: Dữ liệu chứa trên chúng không bị mất đi khi mất điện.
Trong quá trình làm việc của ổ cứng lai, vai trò của phần bộ nhớ flash như sau:
Lưu trữ trung gian dữ liệu trước khi ghi vào đĩa cứng, chỉ khi máy tính đã đưa các dữ liệu đến một mức nhất định (tuỳ từng loại ổ cứng lai) thì ổ đĩa cứng mới tiến hành ghi dữ liệu vào các đĩa từ, điều này giúp sự vận hành của ổ đĩa cứng tối hiệu quả và tiết kiệm điện năng hơn nhờ việc không phải thường xuyên hoạt động.
Giúp tăng tốc độ giao tiếp với máy tính: Việc đọc dữ liệu từ bộ nhớ flash nhanh hơn so với việc đọc dữ liệu tại các đĩa từ.
Giúp hệ điều hành khởi động nhanh hơn nhờ việc lưu các tập tin khởi động của hệ thống lên vùng bộ nhớ flash.
7. Ứng dụng của ổ đĩa cứng
Ổ đĩa cứng được sử dụng chủ yếu trên các máy tính như: Laptop, PC máy chủ, máy trạm,…
Vì tốc độ đọc/ghi chậm, ổ cứng HDD thường được sử dụng để lưu trữ dữ liệu lớn, không cần truy cập nhanh tức thì như dữ liệu phim, nhạc, hình ảnh.
Ổ cứng SSD do tốc độ đọc/ghi nhanh hơn, thường được sử dụng để lưu trữ hệ điều hành, các ứng dụng cần truy cập nhanh như game, phần mềm đồ họa.
Kết luận
Trên đây là thông tin về ổ đĩa cứng, từ cấu tạo, chức năng, quá trình hoạt động. Hiểu rõ về ổ đĩa cứng không chỉ giúp bạn sử dụng máy tính hiệu quả hơn, mà còn giúp bạn lựa chọn loại ổ cứng thích hợp nhất cho nhu cầu sử dụng của mình.
Câu hỏi thường gặp
1. Có cần phải chống phân mảnh dữ liệu ở ổ cứng SSD không?
– Không, SSD không cần phải chống phân mảnh dữ liệu bởi vì SSD có thể truy cập dữ liệu tức thì ở bất kì vị trí nào.
2. Có thể lấy lại dữ liệu từ ổ cứng hỏng không?
– Có, dữ liệu từ ổ cứng hỏng có thể lấy lại được nhờ vào các phương pháp khôi phục dữ liệu chuyên nghiệp.
3. Tại sao ổ cứng có thể tạo ra tiếng ồn?
– Tiếng ồn từ ổ cứng thường do đĩa từ quay và đầu đọc/ghi di chuyển.
4. Làm thế nào để bảo vệ ổ cứng?
– Để bảo vệ ổ cứng, bạn nên tránh rơi rớt, va đập máy tính, bảo quản nơi khô ráo.
5. Tôi có thể lắp cả SSD và HDD trong cùng một máy tính không?
– Có, bạn hoàn toàn có thể lắp cả SSD và HDD trong cùng một máy tính. Nó giúp tận dụng tốt cả hai loại ổ cứng: SSD cho tốc độ và hiệu suất, HDD cho dung lượng lưu trữ lớn.
Bài viết liên quan:
trình bày về cấu trúc Header của file BMP
