Mổ xẻ các thành phần của ổ cứng

Ổ đĩa cứng là một thiết bị rất quan trọng lưu trữ dữ liệu làm việc của người sử dụng máy tính. Bạn có thể thay thế hoặc sửa chữa các thiết bị khác của hệ thống máy tính nhưng dữ liệu bị mất do ổ cứng hỏng thường rất khó lấy lại. Có bao giờ bạn thắc mắc ổ cứng có những thành phần nào không? Hãy cùng "mổ xẻ" ổ cứng để biết bên trong nó là những gì nhé.

Ổ đĩa cứng là gì?

Một ổ đĩa cứng (thường được gọi tắt như đĩa cứng, ổ cứng, hoặc HDD) là một thiết bị lưu trữ điện tĩnh (non-volatile) lưu trữ dữ liệu kỹ thuật số được mã hóa trên các đĩa từ (platter) cứng quay nhanh trên bề mặt từ tính. Những chiếc HDD đời đầu có phương tiện có thể tháo rời tuy nhiên ổ cứng ngày nay là một thiết bị kín (ngoại trừ lỗ thông hơi để cân bằng áp suất không khí) với phương tiện cố định.

Ổ cứng hoạt động như thế nào?

Ổ cứng là một thiết bị đóng kín có chứa một số đĩa từ được xếp chồng. Đĩa cứng có thể được gắn theo chiều dọc hoặc chiều ngang. Đầu đọc/ghi điện từ được đặt ở trên và dưới mỗi đĩa từ. Khi các đĩa quay, đầu ổ đĩa di chuyển về phía bề mặt trung tâm và hướng ra phía cạnh. Bằng cách này, đầu đọc ổ đĩa có thể tiếp cận toàn bộ bề mặt của mỗi đĩa. Để biết thêm chi tiết cách hoạt động của ổ cứng, các bạn có thể tham khảo bài viết Ổ cứng hoạt động như thế nào?.

Các thành phần vật lý của ổ đĩa cứng

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. Đĩa từ này được làm bằng nhôm hoặc thủy tinh, phủ một lớp ôxít sắt ba hoặc hợp kim coban mỏng. Những nhà sản xuất sử dụng một kỹ thuật đặc biệt để phủ một lớp mỏng trên cả hai bề mặt của đĩa, lớp phủ mỏng này là nơi lưu trữ dữ liệu thực sự.

Khi nhà sản xuất sử dụng phương tiện mang từ tính (magnetic media) cho bề mặt của lớp nền, họ cũng sử dụng một lớp bôi trơn mỏng để bảo vệ nó. Đĩa từ có 3 lớp được thảo luận như bên dưới:

Lớp nền

Lớp nền này không có chức năng cụ thể nhưng nó hỗ trợ cho lớp phương tiện. Vật liệu được sử dụng phổ biến cho lớp nền này là hợp kim nhôm. Hợp kim này cứng, nhẹ, ổn định, không tốn kém, có sẵn và dễ sử dụng. Trước đây vì khoảng cách giữa đầu đọc và đĩa từ tương đối cao, nên bề mặt đĩa từ được làm mịn và phẳng. Tuy nhiên, với sự tiến bộ của công nghệ, khoảng cách này đã được thu hẹp và tốc độ quay đĩa từ đang tăng lên. Do đó, nhu cầu thay thế vật liệu làm đĩa từ cũng tăng lên. Các đĩa từ làm bằng thủy tinh đang dần thay thế cho đĩa từ làm bằng nhôm bởi vì chúng cải thiện độ cứng, đem lại chất lượng tốt, đĩa từ mỏng hơn và độ ổn định nhiệt.

Lớp phương tiện

Lớp nền tạo thành cơ sở để phương tiện thực tế được ghi. Lớp phương tiện là lớp phủ vật liệu từ tính mỏng được sử dụng cho bề mặt của đĩa và là nơi lưu trữ dữ liệu thực tế. Độ dày của nó chỉ bằng một vài phần triệu của một inch.

Người ta sử dụng các kỹ thuật đặc biệt để phủ lớp từ lên chất liệu nền. Lớp phủ mỏng được áp dụng cho cả hai mặt của lớp nền bằng cách sử dụng quá trình lắng đọng chân không, còn được gọi là phún xạ magnetron.

Lớp bảo vệ

Trên cùng của lớp phương tiện từ tính được phủ một lớp bôi trơn, bảo vệ siêu mỏng. Lớp này được gọi là lớp bảo vệ vì nó bảo vệ ổ đĩa khỏi các hư hại gây ra do tiếp xúc với đầu đọc hoặc các vật liệu lạ khác từ bên ngoài xâm nhập vào ổ đĩa.

Cấu trúc đĩa từ

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. Các track này giống với cấu trúc của các vòng đời hàng năm của một cây. Tất cả các thông tin được lưu trữ trên ổ cứng đều được ghi trên track. Bắt đầu từ số không ở bên ngoài của đĩa từ, số track sẽ tăng dần khi vào trong. Mỗi track có thể chứa lượng dữ liệu lớn tính đến hàng nghìn byte.

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. Một track điển hình có hàng nghìn sector và mỗi sector có thể lưu trữ hơn 512 byte dữ liệu.

Cluster

Các sector thường được nhóm lại với nhau để tạo thành các cluster.

Đầu đọc/ghi

Đầu đọc là phần giữa phương tiện từ tính nơi lưu trữ dữ liệu và các thành phần điện tử trong đĩa cứng. Đầu đọc chuyển thông tin ở dạng bit thành xung từ khi được lưu trữ trên đĩa từ và đảo ngược quá trình trong khi đọc.

Đầu đọc là phần phức tạp nhất trong đĩa cứng. Mỗi đĩa từ có hai đầu đọc/ghi, một được gắn trên đầu và một được gắn ở dưới. Các đầu đọc này được gắn trên thanh trượt, trên đầu cần di chuyển đầu đọc (head arm). Các cần di chuyển đầu đọc này được hợp nhất thành một cấu trúc được gọi là bộ truyền động, chịu trách nhiệm cho chuyển động của chúng.

Động cơ trục chính

Động cơ trục chính đóng một vai trò quan trọng trong hoạt động của ổ cứng bằng cách quay đĩa cứng. Một động cơ trục chính phải cung cấp năng lượng quay ổn định, đáng tin cậy và nhất quán trong nhiều giờ sử dụng liên tục. Nhiều ổ đĩa cứng xảy ra vấn đề do động cơ trục chính không hoạt động đúng cách.

Mạch xử lý dữ liệu

Đĩa cứng được làm bằng một bảng mạch thông minh được tích hợp vào bộ phận đĩa cứng. Nó được gắn trên đáy của ổ cứng. Đầu đọc, ghi được liên kết với bảng mạch xử lý dữ liệu thông qua cáp ribbon linh hoạt.

Khe gắn ổ cứng

Toàn bộ đĩa cứng được gắn trong vỏ kín được thiết kế để bảo vệ nó khỏi không khí bên ngoài. Điều này là cần thiết để giữ môi trường bên trong ổ cứng không bị bụi bẩn và các chất gây ô nhiễm khác. Các chất gây ô nhiễm này có thể tích lũy ở giữa đầu đọc/ghi và đĩa từ, thường làm hỏng đầu đọc.

Phía dưới ổ đĩa được gọi là phần đế. Các cơ chế truyền động được đặt trong phần đế và phần nắp đậy, thường được làm từ nhôm, được đặt trên đầu để đảm bảo độ kín cho đầu đọc và đĩa từ. Toàn bộ các thành phần của ổ cứng được đặt trong phần đế và phần nắp đậy. Nếu mở ổ cứng ra, các chất bụi bẩn có thể làm hỏng nó.

Xem thêm:

• 5 cách kiểm tra ổ cứng hiệu quả giúp khám sức khỏe định kỳ của ổ cứng
• 25 điều thú vị về ổ cứng có thể bạn chưa biết
• Ổ cứng máy tính nhanh hỏng, nguyên nhân do đâu?