Ổ cứng HDD là gì? Những thông tin bạn nên biết khi mua ổ cứng

Ổ cứng HDD là gì? Nói một cách đơn giản, đó là một nhà kho kỹ thuật số cho máy tính của bạn. Mọi thứ, từ hệ điều hành Windows, các phần mềm bạn cài đặt, cho đến từng bức ảnh, bài hát, tài liệu của bạn đều được cất giữ tại đây. Nhưng nhà kho này hoạt động như thế nào? Có những loại nhà kho nào? Và khi nào thì bạn nên chọn một nhà kho thật lớn (HDD) thay vì một chiếc bàn làm việc gọn gàng nhưng đắt đỏ (SSD)? Hãy cùng tìm câu trả lời chi tiết cho tất cả những câu hỏi này trong bài phân tích toàn diện dưới đây

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.

HDD (Hard Disk Drive) là ổ đĩa cứng truyền thống

Cấu tạo của ổ cứng HDD

Ổ cứng HDD được cấu tạo gồm nhiều phần bao gồm:

Cấu tạo bên trong:

Bên trong ổ cứng HDD có cấu tạo gồm đĩa từ, trong đĩa lại gồm nhiều đĩa cứng làm bằng nhôm hoặc các hợp chất gốm thủy tinh. Đĩa cứng sẽ được một lớp từ hoặc lớp bảo vệ ở cả 2 mặt đảm bảo quá trình hoạt động đạt hiệu quả tốt nhất.

Các đĩa sẽ được xếp chồng và gắn với một trục quay, tất cả đĩa đều quay cùng một tốc độ trong suốt thời gian sử dụng máy.

Cấu tạo ổ cứng HDD khá đơn giản giúp cho việc đọc và ghi dữ liệu đạt hiệu quả cao

Cấu tạo đĩa và đầu từ:

Thông thường, mỗi mặt đĩa sẽ có một đầu đọc và ghi tương ứng nhằm thu thập dữ liệu trong quá trình sử dụng máy. Nếu một ổ có 2 đĩa tương ứng sẽ có 4 đầu đọc và ghi, số đĩa trên ổ cứng nhiều hơn thì đầu đọc và ghi cũng nhiều hơn.

Mô tơ hay cuộn dây điều khiển các đầu từ là thiết bị không thể thiếu trong cấu tạo đĩa và các đầu từ. Nhờ vậy, các đầu từ có thể dịch chuyển ngang trên bề mặt đĩa giúp chúng ghi và đọc dữ liệu hiệu quả nhất. Thêm vào đó, trong cấu tạo các đầu từ và đĩa còn có mạch điều khiển. Phần mạch này nằm ngay phía sau ổ cứng, đảm nhận các chức năng sau:

•         Điều khiển tốc độ quay của đĩa trong ổ cứng HDD.
•         Làm dịch chuyển các đầu từ trong quá trình đọc và ghi dữ liệu.
•         Mã hóa thông tin và giải mã các dữ liệu đã nhận được từ máy tính.

Đây là những bộ phận quan trọng trên ổ cứng HDD giúp đảm bảo hoạt động của toàn bộ ổ cứng. Mỗi bộ phận đảm nhận những chức năng khác năng mang đến hiệu quả cho quá trình đọc và ghi dữ liệu.

Dữ liệu trên ổ cứng được ghi theo các đường tròn đồng tâm với tên gọi là track hoặc cylinder

Nguyên lý hoạt động của ổ cứng HDD

Ổ cứng HDD hoạt động dựa trên nguyên lý từ tính: dữ liệu được ghi và đọc bằng cách thay đổi trạng thái từ tính trên các đĩa từ (platter) quay nhanh, sử dụng đầu đọc/ghi di chuyển trên bề mặt đĩa.

Hãy tưởng tượng bề mặt đĩa như một bảng đen khổng lồ chứa hàng tỷ ô vuông nhỏ xíu, mỗi ô có thể tô đen hoặc để trắng (tương ứng bit 0 hoặc 1).

Đầu ghi giống như cây bút từ, có thể “tô” các ô này bằng cách tạo từ trường định hướng các hạt từ tính. Đầu đọc sau đó hoạt động như máy quét, phát hiện màu của từng ô bằng cách cảm biến hướng từ trường.

Quy trình ghi dữ liệu diễn ra theo các bước:

1. Controller nhận lệnh ghi từ máy tính qua giao diện SATA/SAS/IDE
2. Firmware tính toán vị trí dữ liệu cần truy cập chính xác trên đĩa
3. VCM motor di chuyển cần đọc đến track đúng trong 5-15ms
4. Đầu ghi tạo xung từ trường trong 1-2 nanoseconds
5. Hạt từ tính định hướng theo bit 0 (Bắc) hoặc bit 1 (Nam)
6. Controller xác nhận và cập nhật bảng ánh xạ sector

Quy trình đọc dữ liệu ngược lại:

• Đầu đọc phát hiện thay đổi từ trường khi quét qua các bit
• Điện trở của cảm biến thay đổi theo hướng từ trường
• Tín hiệu điện yếu (< 1 microvolt) được khuếch đại 1000-10000 lần
• DSP chip xử lý tín hiệu, loại bỏ nhiễu, giải mã kênh LDPC
• Dữ liệu được chuyển vào cache DRAM và truyền đến máy tính

Điểm đặc biệt là đầu đọc không bao giờ chạm vào đĩa. Khi đĩa quay với tốc độ cao, tạo ra lớp khí mỏng giống như hiệu ứng aerodynamic của cánh máy bay, giúp đầu đọc “bay” trên bề mặt đĩa.

Nếu đầu đọc chạm vào đĩa ở tốc độ 7,200 RPM (tương đương 120 km/h tại rìa đĩa), nó sẽ gây hư hỏng nghiêm trọng – hiện tượng gọi là “head crash“.

Ưu nhược điểm của ổ HDD là gì?

HDD có chi phí thấp nên thường được dùng trên các máy tính phổ thông

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.

Các loại ổ cứng HDD

Trên thị trường, bạn sẽ chủ yếu gặp hai loại ổ cứng HDD chính, được phân loại dựa trên kích thước vật lý của chúng, phục vụ cho hai loại thiết bị khác nhau:

• HDD 3.5 inch: Đây là kích thước tiêu chuẩn cho máy tính để bàn (Desktop PC). Với kích thước lớn hơn, chúng thường có dung lượng lưu trữ cao hơn, tốc độ quay nhanh hơn (phổ biến là 7200 RPM) và giá thành trên mỗi gigabyte (GB) rẻ hơn. Đây là lựa chọn hàng đầu cho các hệ thống máy tính cần không gian lưu trữ lớn.
• HDD 2.5 inch: Kích thước này nhỏ gọn hơn, được thiết kế chủ yếu cho máy tính xách tay (laptop). Do kích thước nhỏ, chúng thường có tốc độ quay thấp hơn (phổ biến là 5400 RPM) và dung lượng tối đa cũng thấp hơn so với loại 3.5 inch.

Ổ cứng 3.5 inch bên trái, ổ cứng 2.5 inch bên phải

Tìm hiểu các thông số kỹ thuật của HDD

Khi chọn mua hoặc đánh giá một chiếc ổ cứng HDD, bạn cần quan tâm đến một vài thông số kỹ thuật cốt lõi. Những con số này quyết định trực tiếp đến hiệu năng và khả năng của ổ cứng.

• Dung lượng (Capacity): Đây là thông số cho biết ổ cứng có thể lưu trữ bao nhiêu dữ liệu, được đo bằng Gigabyte (GB) hoặc Terabyte (TB). 1 TB = 1024 GB.
• Tốc độ vòng quay (RPM – Revolutions Per Minute): Đây là tốc độ quay của các đĩa từ. RPM càng cao, đầu đọc/ghi có thể truy cập dữ liệu càng nhanh. Hai mức phổ biến nhất là 5400 RPM (thường thấy ở laptop) và 7200 RPM (tiêu chuẩn cho PC).
• Bộ nhớ đệm (Cache/Buffer): Đây là một bộ nhớ nhỏ, tốc độ cao được tích hợp trên bo mạch của ổ cứng. Nó hoạt động như một vùng đệm tạm thời, giúp tăng tốc độ truyền dữ liệu giữa ổ cứng và máy tính. Dung lượng cache càng lớn (ví dụ 256MB so với 64MB) thì hiệu năng càng tốt.
• Chuẩn kết nối (Interface): Hầu hết các ổ cứng HDD hiện đại ngày nay đều sử dụng chuẩn kết nối SATA (Serial ATA). Chuẩn SATA 3 (6 Gbps) là phổ biến nhất, đảm bảo tốc độ truyền dữ liệu tối ưu giữa ổ cứng và bo mạch chủ.

Đặc điểm của ổ cứng HDD

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.

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.

HDD dung lượng lớn nhất hiện nay là bao nhiêu?

Dung lượng ổ cứng HDD

Tính đến thời điểm hiện tại, các nhà sản xuất như Seagate và Western Digital đã ra mắt các ổ cứng dành cho doanh nghiệp và trung tâm dữ liệu với dung lượng lên tới 28 TB và thậm chí 30 TB, sử dụng các công nghệ tiên tiến như Ghi từ được hỗ trợ bằng nhiệt (HAMR) và Ghi từ được hỗ trợ bằng vi sóng (MAMR).

Một số dòng ổ cứng dung lượng nhất của Seagate, WD có thể kể tới như: Seagate Exos M có dung lượng 36TB, ổ WD UltraSMR dung lượng 32TB.

Kết luận

Ổ cứng HDD là thiết bị lưu trữ dữ liệu truyền thống với ưu điểm dung lượng lớn – giá rẻ, phù hợp cho nhu cầu lưu trữ lâu dài. Tuy không nhanh bằng SSD, nhưng HDD vẫn giữ vai trò quan trọng, đặc biệt khi kết hợp cùng SSD để tối ưu hiệu năng và chi phí.

Nếu bạn đang phân vân lựa chọn hoặc cần tư vấn nâng cấp HDD – SSD, hãy liên hệ Trường Giang Computer để được hỗ trợ chi tiết và phù hợp nhất với nhu cầu sử dụng.

Trường Giang Computer – 118 Hàm Nghi địa chỉ cung cấp dịch vụ lắp đặt PC, Laptop, Điện thoại và dịch vụ sửa chữa.

Thông tin liên hệ của Trường Giang Computer

• Hotline: 1900.2007
• Email: info@truonggiang.vn
• Website: truonggiang.vn
• Fanpage: Trường Giang Computer
• Địa chỉ: 118 Hàm Nghi, Thanh Khê, Đà Nẵng