Bộ nhớ để lưu trữ trong máy tính được hình thành như thế nào?

Được coi là một trong những bộ phận không thể thiếu của một chiếc máy tính / laptop. Có chức năng giúp cho máy tính/laptop lưu trữ, đọc các dữ liệu của người dùng. Vậy nhiều câu hỏi được đặt ra là ổ cứng được hình thành từ đâu và như thế nào? trong bài viết này, hãy cùng Tường Chí Lâm tìm hiểu về mọi thứ xung quanh của một chiếc ổ cứng nhé. 

1. Ổ cứng là gì? 

Ổ đĩa cứng (HDD)  hay còn được gọi là ổ cứng máy tính, là một thiết bị được dùng để lưu trữ dữ liệu thông tin, hình ảnh của người dùng trong máy tính. Với xu hướng phát triển hiện nay của công nghệ, ổ cứng ngày càng có kích thước mỏng nhẹ hơn so với trước cũng như dung lượng lưu trữ cũng cao hơn nhiều so với trước. Ta có thể dễ dàng thấy đó là ổ cứng SSD hiện nay được rất nhiều người ưa chuộng.  

2. Công dụng của một chiếc ổ cứng

Ngoài công dụng lưu trữ dữ liệu ra, nhiệm vụ của một chiếc ổ cứng đối với máy tính/ laptop còn phải đáp ứng tốc độ chạy ứng dụng trên máy, khởi động máy cũng như đáp ứng độ bảo mật an toàn của dữ liệu trên máy. 

 
Ổ cứng của bạn đang sử dụng có tốt hay không sẽ phụ thuộc vào tốc độ nhanh/chậm trong việc chạy ứng dụng, sao chép dữ liệu trên máy cũng như khởi động máy tính,...

3. Lịch sử ra đời và phát triển của ổ cứng máy tính

Ổ cứng đầu tiên trên thế giới được ra đời vào năm 1955 có tên gọi là IBM 350 Disk File, được chế tạo bởi Reynold Johnson. Ổ cứng này có chứa tới 50 tấm đĩa có kích thước 24” và có dung lượng là 5 triệu ký tự. 

Tới năm 1961 xuất hiện ổ cứng đầu tiên có thể tháo lắp được bộ phận lưu trữ là ổ IBM 1311, loại ổ này có dung lượng vào khoảng 2 triệu ký tự. 

Và với những nghiên cứu, thử nghiệm nhiều lần thì cho đến năm 1980 trên thế giới xuất hiện ổ cứng dạng đĩa mềm đầu tiên được phát minh ra. Với kích thước 5.25 inch, nặng khoảng 3.2 kg, kết cấu đơn giản, tạo ra sự ổn định cao, dễ dàng lắp đặt và tốc độ truyền tải dữ liệu nhanh chóng. Dường như đây được coi là một cơn sốt về công nghệ trong thời điểm bấy giờ.  

Về sau, những năm 1988 và 1995, các dòng ổ cứng được tối ưu về kích thước cũng như nâng cao tốc độ. Bằng chứng là năm 1995, ổ cứng được kết hợp với bộ nhớ NAND Flash đem đến những chiếc ổ cứng có tốc độ kết nối cực kỳ nhanh và ổn định. Với tốc độ thời bấy giờ vào khoảng 23MB/s. 

Hiện nay, các dòng sản phẩm ổ cứng vẫn được các nhà sản xuất tiếp tục nghiên cứu nhằm tối ưu về kích thước  cũng như nâng cao tối đa tốc độ của chúng. Nhiều loại ổ cứng hiện nay có kích thước rất nhỏ, mỏng, nhẹ nhưng tốc độ đọc/ghi của chúng có thể đạt hơn  550M/s. 

4. Cấu tạo của một chiếc ổ cứng

- Đĩa từ (platter): đa số thường được cấu tạo bằng nhôm, trên bề mặt được phủ một lớp từ tính được dùng là nơi lưu trữ dữ liệu. Để liên tục duy trì việc truy xuất cũng như lưu trữ dữ liệu một cách có tổ chức, các đĩa từ sẽ được sắp xếp thành một cấu trúc cụ thể. Cấu trúc này bao gồm track, sector và cluster. 

- Đầu đọc/ ghi: nằm ở phần giữa phương tiện từ tính nơi dùng để lưu trữ dữ liệu với những thành phần điện tử  có ở trong ổ đĩa cứng. Đầu đọc trong ổ đĩa cứng có nhiệm vụ đọc dữ liệu dưới dạng từ hóa ở trên bề mặt của đĩa từ hoặc ngược lại khi ghi dữ liệu lên bề mặt đĩa từ. 

- Trục quay: là trục được sử dụng để gắn các đĩa từ lên đó, có chức năng chuyển động quay từ động cơ lên các đĩa từ. Các trục quay thường được làm bằng các vật liệu nhẹ như hợp kim nhôm nhằm đáp ứng được tốc độ làm việc cao cũng như quá trình đọc/ghi đều được đáp ứng một cách chính xác. 

- Mạch xử lý dữ liệu: Mỗi ổ đĩa cứng đều được tích hợp bằng một bảng mạch thông minh gắn trên đáy của mỗi ổ cứng. Các đầu đọc/ghi của đĩa từ sẽ được liên kết với bảng mạch này thông qua cáp Ribbon linh hoạt. 

5. Ổ cứng thường nằm và thường được lắp ở đâu trên máy tính

Hầu hết các ổ đĩa cứng đều được lắp ở bên trong thân của máy tính và được kết nối với bo mạch chủ (mainboard) của máy tính bằng cáp SATA, ATA hoặc là SCSI. 

6. Dung lượng của ổ cứng

Được coi là không gian lưu trữ dữ liệu trong ổ cứng đó, phục vụ cho công việc, giải trí của người sử dụng. Đo bằng các đơn vị MB (MegaByte), GB (GigaByte) và TB (TeraByte). 

7. Các thông số cần để ý trên ổ cứng

- Cổng giao tiếp: SATA II, SATA 3, PCI, USB  3.0,...

- Tốc độ đọc/ghi ngẫu nhiên (Random Read/Write)

- Bộ nhớ lưu chữ: SLC (Single-level cell), MLC (Multi-level cell), TLC (Triple-level cell), QLC (Quad-level cell),...

- Điện năng tiêu thụ

- Tính năng đi kèm

8. Ổ cứng đọc và ghi dữ liệu như nào trên máy tính

Việc hoạt động của ổ đĩa cứng phụ thuộc rất nhiều vào hai chuyển động đồng thời đó là: chuyển động quay của các đĩa và của các đầu đọc. Khi đĩa từ quay đều, cần di chuyển đầu đọc sẽ di chuyển đến các vị trí trên bề mặt được phủ vật liệu từ theo bán kính của chiếc đĩa. Chuyển động này khi được kết hợp với chuyển động quay của đĩa từ giúp cho đầu đọc/ghi tới bất kỳ vị trí nào của mặt đĩa. 

9. Hai loại ổ cứng phổ biến

Hiện nay có hai dòng ổ cứng phổ biến là ổ cứng SSD và ổ cứng HDD truyền thống. Ổ cứng SSD được nghiên cứu, phát minh dựa trên việc khắc phục những nhược điểm mà ổ cứng HDD truyền thống để lại. Để tìm hiểu chi tiết hơn về so sánh giữa hai ổ cứng SSD và HDD. Các bạn có thể xem thêm tại đây.