Thành Phần – Nguyên Lý – Cách Hoạt Động Và Lưu Trữ Dữ Liệu Của Ổ Cứng Cơ (HDD & SAS)
Các thành phần vật lý của đĩa cứng
Platter |
Đĩa từ, bên trong một ổ đĩa cơ bao gồm các đĩa từ (thường được làm bằng hợp kim của nhôm, đôi khi là thủy tinh, gốm) |
Spindle |
Con quay, còn được biết như là một motor quay điện, motor này sẽ kéo theo các đĩa từ quay để đọc/ghi dữ liệu, tốc độ của con quay là tốc độ của đĩa cứng (RPM), thường có 2 tốc độ với HDD là 5400rpm và 7200rpm, đối với chuẩn SAS có thêm 10k (10000 rpm) và 15k (15000rpm) |
Read/Write Heads (các đầu đọc ghi) |
Các đầu từ đọc ghi là một phần không thể thiếu của ổ đĩa cơ, nhiệm vụ của nó là đọc dữ liệu từ đĩa từ hoặc ghi dữ liệu vào đĩa từ, có 2 đầu đọc ở phía trên và dưới một đĩa từ, đầu này nằm trên Actuator Arm Assembly (tạm dịch: cánh tay chuyển động) (Hình mô tả các bạn xem ở trên) |
Actuator |
Điều khiển sự dài ngắn của Arm, giúp đầu đọc có khả năng di chuyển để lựa vị trí đọc/ghi (Hình mô tả các bạn xem ở trên) |
Drive Controller Board (Logic Board) |
Tạm dịch: Bảng điều khiển ổ đĩa, là một mạch được tích hợp bên trong đĩa cơ, mạch này gồm các đầu kết nối tới chuẩn kết nối (SAS, SATA) và nguôn điện, bảng này cũng làm nhiệm vụ nhận tín hiệu từ PC và điều khiển các thanh phần trên của ổ cứng (Spindle, Read/Write Heads, Actuator,…) (Hình mô tả các bạn xem ở trên) |
Các thành phần Logic của Đĩa Cứng
Track |
Mỗi khi các đầu đọc/ghi từ quay ở một vị trí khác nhau trên đĩa từ sẽ tạo ra các vòng tròn khác nhau trên đĩa từ, vòng tròn này được gọi là Track Vòng tròng này không cố định, có thể thay đổi bằng low level-format  |
Sector và Cluster |
Các Track được chia thành nhiều phần gọi là sector, mỗi sector chứa 512 byte (các ổ cứng đời mới được Advanced Format để có size sector là 4096byte <=> 4kB) Địa chỉ Sector = địa chỉ track + số sector, số thứ tự Sector được đánh từ trong ra ngoài (từ tâm ra ngoài bán kính) Trước đây số lượng các Sector trên toàn bộ Track của Platter sẽ giống nhau, tuy nhiên, từ sau khi sử dụng phương pháp Zoned Bit Recording (ZBR) thì số lượng các Sector của các Track sẽ không giống nhau nữa, chi tiết về ZBR mình sẽ đề cập bên dưới (Điểm A là Track của ổ cứng Điểm B và C là các Sector Điểm D là Cluster – hình dưới)  Tập hợp các Sector nối tiếp nhau trên cùng một Track được gọi là Cluster và dữ liệu sẽ được ghi trên Cluster chứ không ghi trên các Sector riêng lẻ. Cách tính Cluster phụ thuộc vào cách format (định dạng) ổ cứng, thường đối với định dạng NTFS của Windows mặc định Format là 4kB tức 1 Cluster sẽ phải chứa 4kB mà nếu Sector được Format là 512byte <=> 4096/512 = 8 Sector, như vậy, trong quá trình ghi dữ liệu, bất cứ dữ liệu nào được ghi ổ cứng sẽ tìm Cluster có chứa đủ 8 Sector liền kề nhau để ghi các dữ liệu lên, nếu không đủ 8 Sector sẽ bỏ trống và tìm đến Cluster tiếp theo, đây cũng chính là nguyên nhân gây phân mảnh ổ cứng nên sau một thời gian sử dụng cần phải chống phân mảnh để sắp xếp lại dữ liệu cũng.. |
Cylinder |
Tập hợp các Track có cùng bán kính ở các Platter khác nhau được gọi là Cylinder, việc định danh Cylinder để sử dụng xác định vị trí của dữ liệu trong hệ tọa độ CHS (Cylinder-Heads (Tracks)-Sector) |
Zoned Bit Recording (ZBR) |
Là phương pháp tăng không gian lưu trữ của đĩa cứng bằng cách tăng số lượng Sector trên mỗi Track Trước đây, khi lưu trữ dữ liệu trên đĩa, người ta định dạng số lượng Sector của các Track trên đĩa là như nhau, tuy nhiên, đễ dàng nhận thấy rằng, càng xa tâm thì chu vi của các Track càng lớn, và nếu chỉ sử dụng số lượng Sector như vậy thì số lượng các Bit được ghi trên diện tích các Sector sẽ ngày càng ít => có thể tạo nhiều Sector hơn ở các Track bên ngoài, vì vậy người ta thực hiện ZBR ZBR sẽ chia đĩa thành các vùng (Zone) và trên các Zone này, số lượng Sector sẽ như nhau, các Zone gần tâm sẽ có số Sector ít hơn các Zone ở ngoài  VD bên trên: đĩa được chia là 3 Zone (đỏ, xanh lá, trắng) mỗi Zone số lượng Sector sẽ khác nhau, kích thước của Sector cũng thay đổi vì diện tích của nó đã khác. (ảnh Wikipedia) |
Đánh dấu dữ liệu, địa chỉ CHS vs LBA |
|
Chú ý: đơn vị Block trong LBA <=> Sector