Chương 7:

Hiểu và lắp đặt ổ cứng

Mục tiêu Trong chương này, bạn sẽ học:

• Các công nghệ ổ cứng

• Cách máy tính trao đổi số liệu với phần dẻo (firmware - phần dẻo hay chương trình cơ sở) của ổ cứng

• Tổ chức lôgic của ổ cứng để lưu dữ liệu

2

Mục tiêu (tiếp)

• Cách lắp đặt ổ cứng

• Cách giải quyết các vấn đề khi lắp đặt ổ cứng

3

Công nghệ ổ cứng • Các loại giao tiếp ổ cứng

– Các chuẩn giao tiếp EIDE

– Các chuẩn giao tiếp khác

– USB

– IEE 1394

– Kết nối quang

4

Các loại giao tiếp ổ cứng

5

Hình 7-1 Một hệ thống ổ đĩa cứng của máy tính cá nhân (PC – Personal Computer)

Đầu nối IDE trên bo

mạch chủ

IDE: Integrated Drive Electronics

Dây dẫn điện

Cáp dữ liệu

IDE 40 chân

Đầu nối cho ổ đĩa

thứ hai

Ổ cứng

Các chuẩn giao tiếp EIDE (tiếp) Chuẩn (có thể có

nhiều hơn 1 tên) Tốc độ Miêu tả

IDE/ATA

ATA

Tốc độ trong khoảng 2.1

MB/giây đến 8.3 MB/giây

Chuẩn ổ cứng ANSI đầu tiên cho ổ cứng

IDE. Độ lớn tối đa là 528 MB. Hỗ trợ chế

độ truyền PIO và DMA

ATA-2

Fast ATA

Tốc độ tối đa 16.6

MB/giây

Phá vỡ ngưỡng 528 MB. Cho phép tối đa

bốn ổ đĩa IDE. Hỗ trợ chế độ truyền PIO

và DMA

ATA-3 Tăng tốc độ một ít Cải tiến phiên bản ATA-2

Ultra ATA

Fast ATA-2

Ultra DMA

DMA/33

Tốc độ tối đa 33.3

MB/giây

Định nghĩa chế độ DMA mới nhưng chỉ

hỗ trợ chế độ PIO chậm hơn

Ultra ATA/66

Ultra DMA/66

Tốc độ tối đa 66.6

MB/giây

Sử dụng cáp 80 dây, cung cấp các

đường nền bổ sung để nâng cao tính

toàn vẹn của tín hiệu

Bảng 7-1 Tổng hợp các chuẩn giao tiếp ANSI cho ổ đĩa IDE (còn tiếp)

6

Các chuẩn giao tiếp EIDE (tiếp) Chuẩn (có thể có

nhiều hơn 1 tên) Tốc độ Miêu tả

Ultra ATA/100 Tốc độ tối đa 100

MB/giây

Sử dụng cáp 80 dây, cung cấp các

đường nền bổ sung

Ultra ATA/133 Tốc độ tối đa 133

MB/giây

Sử dụng cáp 80 dây, cung cấp các

đường nền bổ sung, hỗ trợ các ổ cứng

lớn hơn 137GB

ATA/ATAPI-6 Một phần của chuẩn ATA/133, hỗ trợ các

ổ cứng lớn hơn 137 GB

Bảng 7-1 Tổng hợp các chuẩn giao tiếp ANSI cho ổ đĩa IDE (tiếp theo)

7

Công nghệ ổ cứng (tiếp)

• Chế độ chuyển DMA hoặc PIO

• Các phương pháp trao đổi dữ liệu IDE

• Thiết bị định giờ độc lập

8

Phương thức trao đổi dữ liệu IDE

9

Hình 7-2 So sánh cáp 80 dây và cáp 40 dây, chú ý chúng có cùng độ rộng,

nhưng cáp 80 dây có nhiều dây và sợi mảnh hơn.

Cũng chú ý dây đỏ ở cạnh bên trái mỗi cáp xác định chân số 1

Cáp 40 dây

Cáp 80 dây

Phương thức trao đổi dữ liệu IDE (tiếp)

10

Hình 7-3 Một hệ thống ổ đĩa cứng sử dụng cáp dữ liệu Serial ATA mới

Cáp Serial ATA

Dây nguồn

Phương thức trao đổi dữ liệu IDE (tiếp)

11

Hình 7-4 Bo mạch chủ này có rất nhiều đầu nối ổ cứng IDE

Hai đầu nối IDE thông

thường

Hai đầu nối RAID

Hai đầu nối Serial ATA

Cấu hình các ổ EIDE trong hệ thống

• Đường IDE chính, ổ chính

• Đường IDE chính, ổ phụ

12

Cấu hình các ổ EIDE trong hệ thống (tiếp)

13

Hình 7-5 Nếu bo mạch chủ có hai kênh IDE, mỗi kênh có thể hỗ trợ một ổ chính

và một ổ phụ sử dụng một cáp IDE đơn

Cáp IDE

Đầu nối cho ổ đĩa chính

và ổ đĩa phụ

Đầu nối cho ổ đĩa chính

và ổ đĩa phụ

Hai kênh IDE, chính và phụ

Công nghệ ổ cứng (tiếp)

– Các chuẩn giao tiếp khác

– USB

– IEE

– Kết nối quang

14

IEEE1394

15

Hình 7-6 Ổ cứng ngoài Maxtor OneTouch 200 GB FireWire/USB

Nguyên lý làm việc của ổ cứng • Một hoặc nhiều tấm đĩa ghép với nhau, quay

một cách thống nhất

• Các đầu đọc/ghi được điều khiển bằng động cơ và di chuyển nhịp nhàng khắp bề mặt đĩa

16

17

18

Nguyên lý làm việc của ổ cứng (tiếp) • Mỗi mặt, hoặc bề mặt của tấm đĩa cứng, được

gọi là mặt đĩa

• Mỗi mặt đĩa được chia thành các rãnh và các cung

• Dữ liệu được ghi vào rãnh ngoài cùng trước tiên

19

Nguyên lý làm việc của ổ cứng (tiếp)

20

Hình 7-7 Bên trong một hộp ổ cứng

Trụ quay

Các tấm đĩa

Đầu

đọc/ghi

Động cơ

Nguyên lý làm việc của ổ cứng (tiếp)

21

Hình 7-8 Một ổ đĩa cứng với bốn tấm đĩa

Tám rãnh (track) (mỗi

rãnh trên một mặt) làm

thành một trụ (cylinder)

Trụ động cơ

Nam châm

Hộp đựng

nam châm

Cuộn rung

Các rãnh và các cung trên ổ cứng • Các ổ đời cũ sử dụng các phương pháp kém

hiệu quả hơn

• Các ổ đời mới khác nhau về số cung trên một rãnh

• Được gọi là vùng ghi bit

22

Các rãnh và các cung trên ổ cứng (tiếp) • Mỗi cung có 512 bit

• Cần các phương pháp phức tạp hơn để hệ điều hành trao đổi số liệu với ổ cứng

23

Các rãnh và các cung trên ổ cứng (tiếp)

24

Hình 7-9 Các ổ đĩa mềm và ổ đĩa cứng cũ có số cung trên mỗi rãnh không đổi

Cung (sector)

36 cung trên

mỗi rãnh

Rãnh (Track)

18 cung trên

mỗi rãnh

Hình 7-10 Đối với những rãnh lớn hơn, vùng ghi bit có thể có nhiều cung hơn trên mỗi rãnh

Định dạng cấp thấp đĩa cứng • Các rãnh và cung được ghi lên đĩa tại nơi sản

xuất

• Hệ điều hành vẫn thực hiện nốt quá trình định dạng đĩa

25

Định dạng cấp thấp đĩa cứng (tiếp) • Hệ điều hành tạo cung khởi động, hệ thống

tệp tin, thư mục gốc

• Rãnh và cung được đánh dấu không tồn tại do các lỗi cung hỏng (Bad Sector) hoặc cung không tìm thấy

26

Trao đổi dữ liệu với bộ điều khiển ổ cứng

• Số lượng cung trên một rãnh thay đổi

• Hệ điều hành và BIOS hệ thống không thể sử dụng trụ thực tế của đĩa cứng, đầu đọc và cung kết hợp khi yêu cầu dữ liệu qua bộ điều khiển đĩa cứng

• Các phương pháp phức tạp hơn được phát triển cho phép trao đổi số liệu

27

Tính toán dung lượng đĩa trên các ổ cứng loại cũ

• Sử dụng số lượng đầu đọc, trụ, và cung

• Được ghi ở mặt trên của vỏ ổ cứng

28

Ổ cứng

Hình 7-11 Đối với các ổ cứng cũ, thông tin về trụ, rãnh, và cung được truyền qua các mức

Hệ điều hành

và các phần

mềm khác

BIOS hệ thống BIOS bộ điều

khiển ổ cứng

29

30

Sides

31

32

33

34

35

36

37

38

39

40

Giới hạn dung lượng ổ cứng • CHS (Cylinder-head-sector) hoặc kiểu thông

thường đối với các ổ cứng < 528MB

• Loại lớn hoặc kiểu ECHS (Extended CHS) đối với ổ cứng >504 MB và <8.4 GB

• Các ổ kiểu LBA (Logical Block Addressing) > 504 MB

41

Phân vùng ổ cứng và các ổ lôgic

• Hệ điều hành có thể chia một ổ cứng vật lý thành nhiều ổ lôgic

• Bảng phân vùng sẽ ghi lại tất cả các phân vùng

• Cung khởi động chính (Master boot sector) nằm ở cung đầu tiên của ổ cứng

• Cung 1 đối với hệ điều hành:

– Nằm sau cung vật lý 1

– Là cung đầu tiên trong ổ lôgic C:

42

Phân vùng ổ cứng và các ổ lôgic (tiếp)

43

Hình 7-12 Một ổ đĩa cứng được chia thành một hoặc nhiều phân vùng, các phân vùng chứa ổ logic

Phân vùng chính

Cung khởi động chính chứa bảng phân vùng

Ổ logic C:

Phân vùng mở rộng

Ổ logic D: Ổ logic E:

•Bản ghi khởi

động

•FAT

•Các thư mục

•Các tệp tin

•Bản ghi khởi

động

•FAT

•Các thư mục

•Các tệp tin

•Bản ghi khởi

động

•FAT

•Các thư mục

•Các tệp tin

Phân vùng ổ cứng và các ổ lôgic (tiếp)

• Tùy chọn hệ thống tệp tin

• FAT16

• Cấp phát tệp tin ảo (VFAT)

• FAT32

• NTFS 44

Lựa chọn hệ thống tệp tin

45

Hình 7-13 Ổ đĩa cứng này chứa ba ổ đĩa logic

Hệ thống tệp tin

của ổ đĩa D

Ba ổ đĩa logic

Kích thước của ổ

logic này

Phân vùng ổ cứng và các ổ lôgic (tiếp)

• Có bao nhiêu ổ lôgic

• Khi nào thì phân vùng một ổ cứng

46

Lắp đặt ổ cứng • Chuẩn bị trước khi thực hiện

• Thiết lập các chấu cắm (jumper)

• Lắp ổ cứng vào khay chứa

47

Lắp đặt ổ cứng (tiếp)

• Sử dụng thiết lập CMOS để thay đổi các thiết lập của ổ cứng

• Cài đặt các ổ cứng dung lượng lớn

• Sử dụng chương trình Fdisk để phân vùng ổ cứng

48

Lắp đặt ổ cứng (tiếp)

• Định dạng từng ổ lôgic

• Sử dụng Windows để phân vùng và định dạng một ổ cứng mới

49

Các bước chuẩn bị trước khi lắp đặt

• Đọc tài liệu

• Lập kế hoạch cấu hình ổ cứng

• Chuẩn bị chỗ làm việc và các phương án dự phòng

50

Chuẩn bị chỗ làm việc và các phương án dự phòng

51

Hình 7-14 Chuẩn bị chỗ cho các ổ đĩa trong khay

Bo mạch chủ

Khay nhỏ có thể

tháo lắp

Khay lớn, cố định

Một chỗ để lắp

ổ đĩa cứng

Thiết lập chấu cắm

52

Hình 7-15 Phần lớn các ổ IDE có sơ đồ thiết lập chấu cắm để xác định ổ chính và ổ phụ

in trên vỏ ổ đĩa

Sơ đồ thiết lập các chấu cắm

Hình 7-16 Thiết lập chấu cắm trên một ổ đĩa cứng và ý nghĩa của chúng

Cấu hình đĩa đơn

Cấu hình

đĩa đơn

Cấu hình

đĩa chính

(hai ổ đĩa)

Cấu hình

đĩa phụ

(hai ổ đĩa)

Đã cắm chấu cắm

Chân chấu cắm

Lắp ổ cứng vào khay chứa • Tháo khay chứa và lắp ổ cứng

• Ổ cứng phải cố định sau khi đã được vặn chặt ốc

• Nối cáp bây giờ hoặc nối sau đó

• Gắn khay chứa vào vị trí và vặn chặt ốc

53

Lắp ổ cứng vào khay chứa (tiếp) • Gắn cáp điện và cáp dữ liệu

• Lắp vỏ khay chứa cho các ổ cứng lắp ngoài

• Nối dây với bo mạch chủ, nếu cần

54

Lắp ổ cứng vào khay chứa (tiếp)

55

Hình 7-17 Lắp thẳng ổ đĩa mềm trong khay có thể tháo lắp,

để nó ngang bằng với mặt trước của thùng máy

Ổ đĩa mềm

Khay có thể tháo lắp

cho ổ đĩa nhỏ

Khay cố định

cho ổ đĩa lớn

Lắp ổ cứng vào khay chứa (tiếp)

56

Hình 7-18 Vị trí của ổ đĩa cứng ngang với phần cuối của khay chứa

Ổ đĩa mềm

Ổ đĩa zip

Ổ đĩa cứng

Lắp ổ cứng vào khay chứa (tiếp)

57

Hình 7-19 Nối cáp với tất cả ba ổ đĩa

Nối ổ đĩa ZIP

Chỗ xoắn

trong cáp

nối ổ đĩa A

Cáp nối ổ

đĩa cứng

Dùng để nối

với ổ DVD

Hình 7-20 Bảo vệ khay chứa với các vít

Lắp ổ cứng vào khay chứa (tiếp)

58

Hình 7-22 Đầu nối ổ đĩa mềm và hai ổ IDE

trên bo mạch chủ

Đầu nối IDE thứ 2

Ổ đĩa mềm

Hình 7-21 Nối điện cho mỗi ổ

Đầu nối IDE thứ

nhất

Chân 1 của đầu

nối IDE thứ nhất

Lắp ổ cứng vào khay chứa (tiếp)

59

Hình 7-24 Để lắp một ổ trong khay chứa cố định,

trượt ổ đĩa trong khay và cố định nó

bằng 4 vít

Ổ đĩa mềm trong khay chứa ngoài

Ổ đĩa Zip trong khay chứa ngoài

Ổ đĩa cứng trong khay chứa trong

Ổ DVD trong khay chứa

ngoài

Hình 7-23 Một thùng máy có thể có các khay chứa trong và ngoài

60

61

CD-ROM

62

Cấu trúc dạng xoắn của các thành tố trên bề mặt CD-ROM

CD-ROM (tiếp) • Tốc độ của đĩa tăng khi đọc gần tâm đĩa và

giảm khi đọc phần xa tâm đĩa

• Tia lade đọc mỗi cung trên đĩa với một khoảng thời gian bằng nhau

• Ổ đĩa đa phiên có thể đọc một đĩa được tạo dưới dạng đa phiên

• Chế độ tiết kiệm điện là một lựa chọn khác 63

CD-R và CD-RW • CD-R (ổ CD ghi được) cho phép tạo các đĩa CD

• Công nghệ làm cho việc ghi đĩa CD có giá thành thấp

• Các ổ CD-ROM thông thường có thể đọc được

• Màu của đĩa giúp phân biệt CD và CD-R

• CD-RW (CD ghi nhiều lần) cho phép ghi đè dữ liệu trên đĩa CD

64

DVD • DVD – đĩa hình số HOẶC đĩa đa năng số

• Thông tin đa phương tiện cần dung lượng dữ liệu lớn

• DVD chứa 8.5 GB dữ liệu trên một mặt đĩa

• Công nghệ mới nhất là HD-DVD (DVD mật độ cao hoặc độ nét cao)

• DVD sử dụng phương thức nén hình ảnh MPEG-2

• Cần có thiết bị điều khiển để giải mã dữ liệu 65

DVD (tiếp) Ổ đĩa DVD Mô tả

DVD-ROM Ổ đĩa chỉ đọc. Một ổ đĩa DVD-ROM có thể đọc đĩa

CD-ROM

DVD-R DVD ghi được. Sử dụng công nghệ tương tự như ổ

CD-R. Có thể chứa 4.7 GB dữ liệu, có thể đọc đĩa

DVD-ROM

DVD-RAM Có thể ghi và xoá. Ổ đĩa đa năng có thể đọc được các

đĩa DVD-ROM, DVD-R, DVD-RAM và đĩa CD

DVD-R/RM

hoặc DVD-ER

Có thể viết lại đĩa DVD, còn gọi là ổ đĩa ghi và xoá.

Có thể đọc được các đĩa DVD-ROM, CD-ROM,

nhưng không tương thích với đĩa DVD-RAM.

66

Ổ Đĩa DVD • Có nhiều loại định dạng DVD:

• DVD-ROM: Định dạng này thường được sử dụng để lưu phim.

Chúng thường được "nén" nghĩa là có tồn tại một ma trận gốc

được sử dụng làm khuôn để ghi thông tin và chúng không thể ghi

đi ghi lại được.

• DVD-R: còn được viết -R (cho recordable: ghi) là định dạng xuất

hiện đầu tiên và mục đích ban đầu là để dùng cho việc lưu trũ

phim video.

• DVD+R: cũng giống như định dạng -R nhưng ra đời sau và phù

hợp hơn -R trong việc lưu trữ dự liệu. Nó cho phép xem phim bất

kỳ lúc nào, không cần đĩa phải hoàn chỉnh. Loại đĩa này có những

khả năng kỹ thuật tốt hơn -R. Chúng ta không thể thấy sự khác

biệt giữa đĩa -R và đĩa +R nếu nhìn bằng mắt thường.

• DVD-RW và DVD+RW: Loại đĩa này giống loại đĩa -R và +R

nhưng cho phép ghi và xóa nhiều lần.

67

Tốc độ

trên nhãn

(DVD-

ROM)

(Max, nếu

CAV)

Thời

gian

đọc đĩa

DVD

một lớp

(nếu

CLV)

Thời

gian

đọc đĩa

DVD

hai lớp

(nếu

CLV)

Tốc độ truyền

dữ liệu (Max.

Nếu CAV)

Tốc dộ

đọc

thực tế

DVD

nhỏ

nhất

nếu

CAV)

Tốc độ

truyền dữ

liệu nhỏ nhất

nếu CAV

Tốc độ

đọc

thực tế

nếu

CAV

Tốc độ

truyền dữ

liệu thực tế

nếu CAV

Vận tốc dài lớn nhất

Vận tốc dài lớn nhất

Tốc độ

quay đĩa

một lớp

(Nhỏ nhất

nếu CLV;

lớn nhất

nếu CAV)

Tốc độ

quay đĩa

một lớp

(Max.

Nếu CLV)

Ứng với

tốc độ

thông

thường

đĩa CD-

ROM

X (phút) (phút) (Bps) X (Bps) X (Bps) (m/sec) (mph) (rpm) (rpm) X

1x 56,5 51,4 1.384.615 0,4x 553.846 0,7x 969.231 3,5 7,8 570 1.515 2,7x

2x 28,3 25,7 2.769.231 0,8x 1.107.692 1,4x 1.938.462 7,0 15,6 1.139 3.030 5,4x

4x 14,1 12,8 5.538.462 1,7x 2.353.846 2,9x 3.946.154 14,0 31,2 2.279 6.059 11x

6x 9,4 8,6 8.307.692 2,5x 3.461.538 4,3x 5.884.615 20,9 46,8 3.418 9.089 16x

8x 7,1 6,4 11.076.923 3,3x 4.569.231 5,7x 7.823.077 27,9 62,5 4.558 12.119 21x

10x 5,7 5,1 13.846.154 4,1x 5.676.923 7,1x 9.761.538 34,9 78,1 5.697 15.149 27x

12x 4,7 4,3 16.615.385 5,0x 6.923.077 8,5x 11.769.231 41,9 93,7 6.836 18.178 32x

16x 3,5 3,2 22.153.846 6,6x 9.138.462 11,3 15.646.154 55,8 124,9 9.115 24.238 43x

20x 2,8 2,6 27.692.308 8,3x 11.492.308 14,2 19.592.308 69,8 156,1 11.394 30.297 54x

24x 2,4 2,1 33.230.769 9,9x 13.707.692 17,0 23.469.231 83,8 187,4 13.673 36.357 64x

32x 1,8 1,6 44.307.692 13,2x 18.276.923 22,6 31.292.308 111,7 249,8 18.230 48.476 86x

40x 1,4 1,3 55.384.615 16,6x 22.984.615 28,3 39.184.615 139,6 312,3 22.788 60.595 107x

48x 1,2 1,1 66.461.538 19,9x 27.553.846 34,0 47.007.692 167,5 374,7 27.345 72.714 129x

50x 1,1 1,0 69.230.769 20,7x 28.661.538 35,4 48.946.154 174,5 390,3 28.485 75.743 134x

Chú thích: CAV (Constant Angular Velocity): Vận tốc góc không thay đổi. CLV: (Constant Linear Velocity): Vận tốc dài không thay đổi 68

Lắp đặt ổ DVD

69

Dây cáp chuyển từ thẻ

giải mã đến thẻ âm thanh

Dây cáp chuyển từ ổ đĩa

đến thẻ giải mã

Thẻ dữ liệu

Ổ DVD

Dây ngoài TV

Phần mềm ứng dụng DVD

Dây vòng lăp VGA

File ổ đĩa

Thẻ mã hoá DVD

Hình 9-10: Các bộ phận trong bộ dụng cụ ổ đĩa DVD

Lắp đặt ổ DVD (tiếp)

70

Lắp đặt ổ DVD (tiếp)

71

Dữ liệu hình ảnh

“chụp lại” bộ

mã hoá DVD Dữ liệu âm thanh

được ghi vào

thẻ mã hoá

thẻ video

thẻ âm thanh

thẻ giải mã DVD

dây dữ liệu IDE

truyền dữ liệu video

ổ đĩa DVD

dữ liệu âm thanh tới

bộ mã hoá

Nguồn ra VGA

tới bộ điều hành

nguồn âm thanh ra

tới người nói

Hình 9-12: Bộ tiểu hệ thống DVD hoàn chỉnh, gồm ổ đĩa (bên phải) và

nhiều bộ phận cài đặt trên mạch chủ (bên trái)

Lắp đặt ổ DVD (tiếp)

72

Âm thanh ra (tới thẻ âm thanh)

Nguồn ra tới dụng cụ âm

thanh kỹ thuật số Dolby

Âm thanh vào (từ ổ đĩa DVD)

Kết nối PCI

VGA vào (từ thẻ video

sử dụng dây “chụp lại”

VGA ra (tới bộ điều hành)

TV ra (sử dụng dây cáp TV

được cấp sẵn

Hình 9-13: Bộ mã hoá DVD

Lắp đặt ổ DVD (tiếp)

73

Dưới đây là bảng so sánh chi tiết ba loại đĩa quang: DVD và hai hậu duệ của nó Blu-ray và HD-DVD

Nội dung DVD Blu-ray HD-DVD

Dung lượng/mặt 4,7GB 25GB 15GB hoặc 20GB

Bước sóng 650nm 405nm 405nm

Khúc xạ (numerical aperture)

0,6 0,85 0,65 hoặc 0,85

Chiều dày lớp bảo vệ

0,6 mm 0,1 mm 0,6 mm hoặc 0,1 mm

Tốc độ truyền dữ

liệu 11,08 Mbps 36 Mbps 36 Mbps

Mã hóa video MPEG-2 MPEG-2, MPEG-4 AVC, VC-1

MPEG-2, MPEG-4 AVC, VC-1

74