Bài giảng Kiến trúc máy tính - Chương 07: Bộ nhớ ngoài

Chương 07BỘ NHỚ NGOÀINội dungĐĩa từĐĩa quangThẻ nhớA. Đĩa từCấu tạo đĩa cứngCác chuẩn giao diện kết nối ổ cứngI. Cấu tạo đĩa cứngBộ khungĐĩa từTrục quayĐầu đọc/ghiCần di chuyển đầu đọc/ghiMạch điều khiển1. Bộ khungRất quan trọng đối với hoạt động chính xác của ổ đĩa cứng, ảnh hưởng đến sự hợp nhất về cấu trúc, về nhiệt và về điện của ổ đĩaKhung cần phải cứng và tạo nên một cái nền vững chắc để lắp ráp các bộ phận khácĐược chế tạo bằng nhôm đúc ở áp lực caoĐối với các ổ cứng loại nhỏ của máy tính xách tay thì dùng vỏ plastic2. Đĩa từ (Platter)Thường được cấu tạo bằng nhôm hoặc thủy tinh, trên bề mặt được phủ một lớp vật liệu từ tính là nơi chứa dữ liệu Đĩa có thể sử dụng một mặt hoặc hai mặt tùy vào nhà sản xuấtMột ổ cứng có một hoặc nhiều đĩa từ xếp chồng lên nhau, gắn cố định trên một trục mô tơ quayTrong quá trình hoạt động, các đĩa từ quay với một tốc độ cao (5400 hoặc 7200 vòng/1 phút)Cấu trúc bề mặt đĩaTrackCác vòng tròn đồng tâm, phân bổ từ trục quay tới rìa đĩaVị trí của track có thể thay đổi khi định dạng ổ đĩa cấp thấpSectorMỗi track được chia thành nhiều cung, gọi là sectorLà vùng chứa dữ liệu nhỏ nhất trên đĩa cứngCông nghệ hiện tại chia số lượng sector trên mỗi track bằng nhau nên dung lượng các sector trên track gần trục nhỏ hơn các sector trên track gần rìa đĩaCylinderTập hợp các track có cùng bán kính ở các mặt đĩa khác nhau3. Trục quayTrục quay có nhiệm vụ truyền chuyển động quay từ động cơ đến các đĩa từTrục quay thường chế tạo bằng các vật liệu nhẹ và được chế tạo tuyệt đối chính xác để đảm bảo trọng tâm của chúng không được sai lệch4. Đầu đọc/ghiĐọc dữ liệu dưới dạng từ hoá trên bề mặt đĩa từ hoặc từ hoá lên các mặt đĩa khi ghi dữ liệuSố đầu đọc ghi luôn bằng số mặt hoạt động được của các đĩa cứngCác đầu đọc/ghi này được gắn vào các cánh tay kim loại dài điều khiển bằng các môtơ5. Cần di chuyển đầu đọc/ghiỔ 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 liệuNhiều loại đĩa cứng sử dụng môtơ cuộn dây di động (voice coil motor: có kích thước nhỏ, nhẹ) để điều khiển chuyển động của đầu từ6. Mạch điều khiểnTruyền tải tín hiệu điều khiển và dữ liệuĐiều khiển sự dịch chuyển của đầu từ Thực hiện các thao tác đọc/ghi Ổn định tốc độ quayII. Các chuẩn giao diện kết nối ổ cứngPATA (IDE)SATA (Serial ATA)SCSI (Small Computer System Interface)SAS (Serial attached SCSI)1. Chuẩn kết nối PATA (IDE) PATA: Parallel Advanced Technology AttachmentTruyền dữ liệu song song 16 bit, có tốc độ truyền dữ liệu nhanh hơn phương pháp truyền nối tiếp nếu sử dụng cùng xung (clock)Nhược điểm là nhiễu do nhiều dây được sử dụng để truyền tải dữ liệu Loại cáp 80 dây có các dây nối đất ở giữa các dây truyền tín hiệu để giảm nhiễuTốc độ truyền tải tối đa 133 MBpsKết nối tối đa được 4 thiết bị trên 1 cable2. Chuẩn kết nối SATA  (Serial ATA)Truyền dữ liệu 1 bit nối tiếp Có 2 đường dữ liệuMột đường truyền dữ liệuMột đường nhận dữ liệuÍt nhiễu, cho phép sử dụng xung (clock) rất caoThay thế cho PATAKết nối được 1 thiết bị trên 1 cableTốc độ truyền tải 150 MBps, 300 MBps (SATA II)3. Chuẩn kết nối SCSI  (Small Computer System Interface)Phát âm scuzzyLà chuẩn để kết nối máy tính với thiết bị ngoại viCó thể kết nối từ 7 tới 15 thiết bịTruyền dữ liệu song songCó độ ổn định cao hơn ATA, thường được sử dụng cho serverTốc độ truyền tải 320 MBps (Ultra-320 SCSI)4. Chuẩn kết nối SAS  (Serial attached SCSI)Truyền dữ liệu nối tiếpHỗ trợ tới 16384 thiết bịTốc độ truyền dữ liệu 150 hoặc 300 MBpsTương thích với chuẩn SATAB. Đĩa quang (optical disc)Đặc điểmCấu tạoPhân loạiI. Đặc điểmSử dụng tính chất quang học để lưu trữ dữ liệuDữ liệu trong đĩa quang không bị mất khi ngừng cung cấp điệnGiới hạn về dung lượng nhưng lại có ưu điểm về kích thước và giá thành sản xuấtĐược sử dụng phổ biến trong việc ghi âm và phát hành video, lưu trữ chương trình và dữ liệuKích thước thông thườngĐường kính 120mmĐường kính lỗ tâm 15mmĐộ dày 1.5mmPhân loạiĐĩa chỉ đọcĐĩa ca nhạc, phim, phần mềm, Đĩa ghi một lầnThường được ký hiệu là R(Recordable)Có thể ghi nhiều lần cho đến khi đĩa đầyĐĩa ghi nhiều lầnThường được ký hiệu là RW(rewritable)II. Cấu tạoCác track là các vòng tròn hở nối tiếp nhau theo hình xoắn trôn ốc từ trong ra ngoàiMỗi track gồm nhiều Land: phản xạ ánh sángPit: khuyếch tán ánh sángCấu tạo chungLớp nhãn đĩa (chỉ có ở loại đĩa quang một mặt)Lớp phủ chống xước (chỉ có ở loại đĩa quang một mặt)Lớp bảo vệ tia tử ngoạiLớp chứa dữ liệuLớp polycarbonat trong suốt (phía bề mặt làm việc)Đối với loại đĩa quang ghi dữ liệu ở cả hai mặt, các lớp được bố trí đối xứng nhau để đảm bảo ghi dữ liệu ở cả hai mặt đĩaIII. Phân loạiĐĩa CD (Compact Disc)Đĩa DVD (Digital Versatile Disc)Đĩa HD DVD (High-Definition/Density DVD)Đĩa Blu-ray1. Đĩa CD (Compact Disc)Ban đầu được thiết kế để ghi âm (Audio CD)Sau này được dùng để lưu trữ video (VCD, SVCD) và dữ liệu (CD ROM)Phân loại theo kích thướcCD chuẩnĐường kính 120mm Dung lượng 700MBMini CDĐường kính 60-80mmDung lượng nhỏ hơn đĩa CD thông thườngTốc độ truyền dữ liệu 1x là 1.23 Mbps2. Đĩa DVD  (Digital Versatile Disc)Thường dùng để lưu trữ video và dữ liệuCó dung lượng lớn hơn đĩa CDSử dụng tia laser có bước sóng ngắn hơn nên thu hẹp độ rộng của pit và thu hẹp khoảng cách giữa các trackTốc độ truyền dữ liệu 1x là 10.5 MbpsCác loại thường dùngDVD-5: 4.7GB DVD-9: 8.5GB DVD-10: 9.4GB DVD-18: 17.1GB 3. HD DVD  (High-Definition/Density DVD)Dùng tia laser màu xanh có bước sóngngắn để đọc/ghi thông tin vào đĩaDùng để lưu trữ dữ liệu và video chất lượng caoDung lượng của một lớp trên một mặt 12cm là 15GBKhông còn được sản xuất từ 2/2008Tốc độ truyền dữ liệu 1x là 36 MbpsPhát triển bởi Toshiba4. Đĩa Blu-rayDùng tia laser màu xanh lam có bước sóng ngắn để đọc/ghi thông tin vào đĩaDùng để lưu trữ dữ liệu và video chất lượng caoĐược nhóm Blu-ray Disc Association phát triển, gồm nhiều công ty sản xuất đĩa, thiết bị điện tử và máy tính (Do Sony đứng đầu)Dung lượng một lớp 12cm là 25GBTốc độ truyền dữ liệu 1x là 36 MbpsBề mặt được phủ một lớp Durabis Chống bụi, trầy xước và dấu tay Có thể lau bằng khăn mà không gây hư hạiTài liệu tham khảoWebsite:Đĩa từĐĩa quang