Ổ cứng HDD là thiết bị quan trọng bậc nhất trong máy tính. Nó là nơi lưu trữ tất cả các dữ liệu, hệ điều hành, phần mềm và các tập tin cá nhân. Nếu không có ổ cứng, máy tính của bạn sẽ không thể hoạt động được. Vậy ổ HDD là gì? Cấu tạo và nguyên lý hoạt động như thế nào? Có những loại ổ HDD nào và ưu nhược điểm là gì?
1. Ổ cứng HDD là gì?
HDD, viết tắt của Hard Disk Drive, là một phần bộ phận quan trọng trong máy tính dùng để lưu trữ dữ liệu. Nó hoạt động bằng cách sử dụng các đĩa cứng hình tròn được phủ vật liệu từ tính để ghi và đọc dữ liệu. Điểm quan trọng là HDD thuộc loại bộ nhớ “không thay đổi”(non-volatile), tức là dữ liệu được lưu trữ trên nó sẽ không bị mất khi nguồn điện ngừng cung cấp.
Mặc dù hiện nay có thêm ổ cứng SSD với nhiều ưu điểm vượt trội. Song ổ HDD vẫn được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng lưu trữ lớn và trong máy tính để bàn cũng như máy tính xách tay giá rẻ.
![Ổ cứng HDD là thiết bị quan trọng]()
Ổ cứng HDD là thiết bị quan trọng bậc nhất trong máy tính
2. Tìm hiểu cấu tạo của ổ cứng HDD
Ổ HDD có cấu tạo gồm các thành phần chính sau:
![Cấu tạo ổ cứng HDD]()
Hình ảnh: Cấu tạo ổ cứng HDD
Cụm đĩa
Cụm đĩa gồm trục quay làm nhiệm vụ truyền chuyển động của đĩa từ và động cơ được gắn đồng trục với trục quay và các đĩa.
Cụm đầu đọc
Cụm đầu đọc gồm:
- Đầu đọc (head): Đầu đọc/ghi dữ liệu.
- Cần di chuyển đầu đọc (head arm hoặc actuator arm).
Cụm mạch điện
- Mạch điều khiển: Có nhiệm vụ điều khiển động cơ đồng trục, điều khiển sự di chuyển của cần di chuyển đầu đọc để đảm bảo đến đúng vị trí trên bề mặt đĩa.
- Mạch xử lý dữ liệu: Dùng để xử lý những dữ liệu đọc/ghi của ổ đĩa cứng.
- Bộ nhớ đệm (cache hoặc buffer): Là nơi tạm lưu dữ liệu trong quá trình đọc/ghi dữ liệu. Dữ liệu trên bộ nhớ đệm sẽ mất đi khi ổ đĩa cứng ngừng được cấp điện.
- Đầu cắm nguồn cung cấp điện cho ổ đĩa cứng.
- Đầu kết nối giao tiếp với máy tính.
- Các cầu đấu thiết đặt (jumper) thiết đặt chế độ làm việc của ổ đĩa cứng: Lựa chọn chế độ làm việc của ổ đĩa cứng (SATA 150 hoặc SATA 300) hay thứ tự trên các kênh trên giao tiếp IDE (master hay slave hoặc tự lựa chọn), lựa chọn các thông số làm việc khác,…
Vỏ đĩa cứng
Vỏ ổ đĩa cứng gồm các phần: Phần đế chứa các linh kiện gắn trên nó, phần nắp đậy lại để bảo vệ các linh kiện bên trong.
Vỏ ổ đĩa cứng có chức năng chính nhằm định vị các linh kiện và đảm bảo độ kín khít để không cho phép bụi được lọt vào bên trong của ổ đĩa cứng. Ngoài ra, vỏ đĩa cứng còn có tác dụng chịu đựng sự va chạm (ở mức độ thấp).
Đĩa từ
Đĩa từ là một đĩa kim loại hình tròn được gắn bên trong ổ đĩa cứng. Một số đĩa được gắn trên một động cơ trục chính (spindle motor) để tạo nhiều bề mặt lưu trữ dữ liệu trong một không gian nhỏ hơn.
Để duy trì việc lưu trữ và truy xuất dữ liệu có tổ chức, các đĩa từ được sắp xếp thành các cấu trúc cụ thể. Các cấu trúc cụ thể này bao gồm các track (rãnh), sector và cluster.
- Track: Mỗi đĩa từ được chia thành hàng ngàn vòng tròn đồng tâm được đóng gói chặt chẽ, được gọi là track. Tất cả các thông tin được lưu trữ trên ổ cứng đều được ghi trên track.
- Sector: Mỗi track được chia nhỏ thành đơn vị nhỏ hơn được gọi là sector. Sector là đơn vị cơ bản lưu trữ dữ liệu trên ổ cứng.
- Cluster: Các sector thường được nhóm lại với nhau để tạo thành các cluster.
Nguyên lý hoạt động của ổ HDD phải nói là khá đơn giản. Khi máy tính yêu cầu đọc hoặc ghi dữ liệu, bộ điều khiển sẽ nhận lệnh và xác định vị trí của dữ liệu trên đĩa từ. Sau đó, bộ điều khiển sẽ di chuyển thanh kim loại để đưa đầu đọc/ghi vào vị trí mong muốn.
Khi đó, trục quay sẽ quay đĩa từ để đưa sector chứa dữ liệu vào vị trí dưới đầu đọc/ghi. Tiếp theo, đầu đọc/ghi sẽ đọc hoặc ghi dữ liệu vào sector đó bằng cách thay đổi trạng thái từ tính của vùng từ.
4. Ưu nhược điểm của ổ HDD là gì?
Nếu so với ổ SSD thì ổ đĩa cứng HDD có những ưu điểm và nhược điểm sau:
Về ưu điểm:
- Giá thành rẻ hơn ở cùng mức dung lượng lưu trữ.
- Tuổi thọ cao hơn so với ổ cứng SSD.
- Dữ liệu trên ổ HDD có khả năng khôi phục dễ dàng hơn.
Về nhược điểm:
- Thời gian đọc/ghi dữ liệu mất nhiều thời gian so với ổ cứng SSD.
- Tiêu thụ nhiều điện năng.
- HDD có các bộ phận cơ học vì vậy gây ra tiếng ồn và sinh ra nhiệt độ cao khi hoạt động.
- Dễ bị hỏng do va chạm hoặc rung lắc.
![So với ổ SSD thì HDD có giá thành rẻ, tuổi thọ cao]()
So với ổ SSD thì HDD có giá thành rẻ, tuổi thọ cao
Ổ cứng HDD bao gồm HDD Internal và HDD External, trong đó:
- HDD Internal: Có kích thước 3,5 inch và hầu hết có dung lượng là 4 TB. HDD Internal có tốc độ đọc ghi dữ liệu khoảng 530 MB/s. Thông thường, ổ cứng này có giá gần 2 - 7 triệu. Nhưng nhìn chung thì HDD Internal vẫn có giá “dễ chịu” hơn so với HDD External .
- HDD External: Có kích thước 2,5 inch, hầu hết có dung lượng tối đa là 2 TB được cung cấp năng lượng qua cổng kết nối USB hoặc Thunderbolt. Tuy nhiên, thị trường ổ cứng di động ngày càng phong phú đa dạng, với nhiều loại được thiết kế đặc biệt có khả năng lưu trữ rất lớn như Backup Plus Desktop với dung lượng lên tới 5 TB.
![HDD Internal và HDD External]()
HDD Internal và HDD External
6. Đặc điểm của ổ cứng HDD
Tùy thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau, ổ đĩa HDD sẽ được phân loại và phân biệt để người dùng dễ sử dụng. Dưới đây, chúng ta sẽ xem xét một số loại ổ cứng HDD phổ biến trong lĩnh vực công nghệ máy tính hiện nay.
Dựa theo kích thước
Có hai kích thước chính là 3.5 inch và 2.5 inch. Ổ HDD 3.5 inch thường được sử dụng cho máy tính để bàn, còn ổ HDD 2.5 inch thường được sử dụng cho máy tính xách tay.
Theo dung lượng của ổ cứng HDD
Ổ HDD được sản xuất ở nhiều mức dung lượng khác nhau, từ vài trăm GB đến vài chục TB. Dung lượng này xác định khả năng lưu trữ dữ liệu trên ổ cứng, quyết định được số lượng tệp và chương trình mà bạn có thể lưu trữ trên nó. Tùy vào nhu cầu mà bạn có thể chọn dung lượng phù hợp.
![Có nhiều loại ổ HDD khác nhau]()
Có nhiều loại ổ HDD khác nhau đáp ứng nhu cầu người dùng đa dạng
Theo tốc độ quay
HDD quay vòng tại một tốc độ xác định, thường được đo bằng revolutions per minute (RPM). Tốc độ quay này ảnh hưởng đến tốc độ truy cập dữ liệu. Hiện nay, có ba mức tốc độ quay chính là 5400 vòng/phút, 7200 vòng/phút và 10000 vòng/phút. Tốc độ quay càng cao thì tốc độ đọc/ghi càng nhanh nhưng cũng tiêu thụ nhiều điện năng và gây ra nhiệt độ cao hơn.
Theo cổng giao tiếp
Ổ cứng HDD kết nối với máy tính thông qua các loại giao tiếp khác nhau như SATA, IDE. Giao tiếp này xác định khả năng tương thích của ổ cứng với các hệ thống và thiết bị khác. Trong đó, SATA là giao tiếp mới hơn, có tốc độ truyền dữ liệu cao và dễ dàng lắp đặt hơn so với IDE.
Theo chức năng
Để đáp ứng nhu cầu người dùng, các nhà sản xuất còn cho ra đời một số loại ổ HDD được thiết kế dùng với mục đích riêng biệt, như:
- HDD Enterprise: Dành cho các máy chủ, có khả năng hoạt động liên tục và bền bỉ trong môi trường khắc nghiệt.
- HDD NAS: Là loại ổ HDD dành cho các thiết bị lưu trữ mạng, có khả năng hoạt động song song với nhiều ổ khác và tối ưu hóa hiệu suất truyền dữ liệu qua mạng.
- HDD Surveillance: Thiết kế để dùng cho các thiết bị liên quan giám sát, có khả năng ghi liên tục và chống rung lắc tốt.
- Disk Capacity HDD- Dung lượng ổ cứng HDD: Dung lượng ổ đĩa cứng được tính theo đơn vị: byte, Kb, MB, GB, TB.
- Average Seek Time HDD – Thời gian tìm kiếm trung bình ổ cứng HDD: Là khoảng thời gian tìm kiếm trung bình mà đầu đọc di chuyển từ một Cylinder này đến một Cylinder ngẫu nhiên khác.
- Random Access Time HDD – Thời gian truy cập ngẫu nhiên ổ cứng HDD: Là khoảng thời gian trung bình để ổ cứng tìm kiếm một dữ liệu ngẫu nhiên. Đây là thông số quan trọng ảnh hưởng đến hiệu năng của ổ cứng và hệ thống.
- Data access time HDD – Thời gian truy cập dữ liệu ổ cứng HDD: Là tổng thời gian tìm kiếm = Average Seek time (thời gian di chuyển đầu đọc từ cylinder này đến cylinder khác) + Random Access Time (thời gian tìm kiếm 1 sector trên 1 track xác định).
- MTBF HDD – Mean Time Between Failures HDD: Thời gian làm việc tin cậy ổ cứng HDD là tuổi thọ của ổ cứng (đơn vị tính bằng giờ). Với ổ cứng hoạt động ở tốc độ 15.000 rpm có MTBF lên đến 1,4 triệu giờ.
8. Làm sao để tăng tuổi thọ của ổ cứng HDD?
![Sử dụng ổ đĩa cứng HDD đúng cách để tăng tuổi thọ]()
Sử dụng ổ đĩa cứng HDD đúng cách để tăng tuổi thọ, đảm bảo hiệu năng
Ổ đĩa cứng HDD là thiết bị có tuổi thọ hạn chế do sự mài mòn của các bộ phận chuyển động trong quá trình hoạt động. Tuy nhiên, bạn có thể áp dụng một số biện pháp sau để kéo dài tuổi thọ của linh kiện:
- Nhiệt độ và độ ẩm cao có thể gây ra sự co giãn của các thành phần trong ổ cứng, làm hỏng đĩa từ hoặc đầu đọc/ghi. Bạn nên giữ ổ cứng ở nhiệt độ từ 20-50°C và độ ẩm từ 40-60%.
- Rung lắc hay va chạm khiến ổ đĩa bị xước trên bề từ, làm giảm khả năng lưu trữ và đọc/ghi dữ liệu. Do đó, nên lắp đặt ổ cứng vào vị trí chắc chắn trong máy tính, không di chuyển hay rơi rớt máy tính khi ổ cứng đang hoạt động.
- Khi lưu trữ và xóa dữ liệu trên ổ cứng, các sector trống sẽ bị phân tán khắp đĩa từ, làm giảm hiệu suất đọc/ghi dữ liệu. Bạn nên dọn dẹp và chống phân mảnh ổ cứng thường xuyên để sắp xếp lại các sector trống và tối ưu hóa không gian lưu trữ.
Hy vọng qua bài viết các bạn đã có cái nhìn tổng quát về ổ cứng HDD cùng với đó là cách sử dụng thiết bị để tối ưu hiệu năng. Nếu có bất kỳ thắc mắc hoặc câu hỏi nào hãy liên hệ trực tiếp với Hoàng Hà PC nhé!
