Ổ cứng là gì? Chức năng của ổ cứng & Phân loại ổ cứng

Không thể thiếu cho một chiếc máy tính, ổ cứng đóng vai trò quan trọng trong việc đọc và lưu trữ dữ liệu cá nhân. Chúng ta hãy cùng Phong Cách Xanh khám phá khái niệm và loại ổ cứng trên máy tính, và xem xem loại nào là lựa chọn tốt nhất!

Ổ cứng là gì?

Ổ đĩa cứng, hay còn gọi là ổ cứng, có tên tiếng Anh là Hard Disk Drive (HDD) là thiết bị dùng để lưu trữ dữ liệu trên bề mặt các tấm đĩa hình tròn phủ vật liệu từ tính. Ổ đĩa cứng là loại bộ nhớ "không thay đổi" (non-volatile), có nghĩa là chúng không bị mất dữ liệu khi ngừng cung cấp nguồn điện.

Ổ đĩa cứng là một thiết bị rất quan trọng trong hệ thống bởi chúng chứa dữ liệu thành quả của một quá trình làm việc của những người sử dụng máy tính. Trường hợp hư hỏng các thiết bị khác trong hệ thống máy tính thì có thể sửa chữa hoặc thay thế được, nhưng dữ liệu bị mất do yếu tố hư hỏng ổ cứng thường rất khó lấy lại được.

Chức năng của ổ cứng là gì?

Ngoài việc lưu trữ dữ liệu, ổ cứng còn có ảnh hưởng trực tiếp đến các khía cạnh quan trọng trong việc sử dụng máy tính, như tốc độ khởi động, tốc độ truyền dữ liệu, và bảo mật dữ liệu cá nhân. Tất cả các hoạt động phần mềm trên máy tính, bao gồm sao chép, cắt dán, khởi động ứng dụng, ... đều phụ thuộc vào hiệu suất phần cứng của ổ cứng, nhanh chậm tùy thuộc vào cấu trúc phần cứng của nó.

Lịch sử phát triển của ổ cứng

Năm 1956, chiếc ổ cứng đầu tiên xuất hiện với tên gọi IBM 350 RAMAC, được trang bị hệ thống động cơ quay bằng điện, nặng tới cả tấn và chỉ có khả năng lưu trữ tối đa 3.75MB. Sau đó, vào năm 1976, các nhà phát minh đã thay thế các đĩa từ tính bằng bộ nhớ ferrite từ trường, cung cấp tốc độ nhanh hơn và thời gian đáp ứng tốt hơn.

Năm 1980, xuất hiện chiếc ổ cứng đầu tiên dạng đĩa mềm, với kích thước 5.25 inch, có cấu trúc đơn giản và nặng khoảng 3.2 kg. Chiếc ổ cứng này có thể lắp đặt gọn gàng và đem lại tốc độ truyền dữ liệu cao và ổn định, tạo nên một cơn sốt công nghệ.

Năm 1988, để đáp ứng nhu cầu của các doanh nghiệp, ổ cứng 2.4 inch ra đời với dung lượng 20MB và tốc độ đọc và ghi chỉ 23MB/s. Năm 1995, sử dụng bộ nhớ NAND Flash đã mang lại tốc độ kết nối cực nhanh và cực kỳ ổn định.

Vào thế kỷ 21, các ổ cứng đã xuất hiện với nhiều mức dung lượng khác nhau và kích thước đã được thu gọn tối đa. Ngày nay, thế giới đã phổ biến các ổ cứng có kích thước rất nhỏ chỉ 2.5 inch, trọng lượng không đầy 100g, nhưng tốc độ đọc và ghi có thể đạt hơn 540Mb/s.

Dung lượng ổ cứng là gì?

Dung lượng ổ cứng là tổng lượng dữ liệu mà ổ cứng có thể lưu trữ. Đơn vị đo dung lượng ổ cứng thường được tính bằng byte và các đơn vị lớn hơn như kilobyte (KB), megabyte (MB), gigabyte (GB), terabyte (TB), và nhiều đơn vị khác.

Dung lượng ổ cứng quyết định khả năng lưu trữ dữ liệu trên thiết bị. Ví dụ, một ổ cứng có dung lượng 500GB có thể lưu trữ 500 gigabyte dữ liệu. Dung lượng ổ cứng quyết định sự tiện ích của nó trong việc lưu trữ tất cả loại dữ liệu như hệ điều hành, ứng dụng, tập tin, hình ảnh, video, và nhiều nội dung khác.

Khi chọn ổ cứng, quan trọng để đảm bảo dung lượng đủ lớn để đáp ứng nhu cầu lưu trữ của bạn. Dung lượng thường phụ thuộc vào mục đích sử dụng. Ví dụ, máy tính cá nhân thường có ổ cứng dung lượng từ vài trăm gigabyte đến vài terabyte, trong khi máy tính server hoặc lưu trữ dự phòng có thể có dung lượng lên đến hàng chục terabyte hoặc thậm chí petabyte.

Ổ cứng được lắp ở đâu?

Ổ cứng được lắp đặt ở bên trong một máy tính hoặc thiết bị lưu trữ để dùng để lưu trữ dữ liệu. Điều này có thể thực hiện ở các vị trí sau:

1. Ổ cứng nội bộ (Internal Hard Drive): Đây là ổ cứng được lắp đặt bên trong thùng máy tính. Nó thường là thành phần cố định của máy tính và được kết nối trực tiếp với bo mạch chủ của máy tính. Ổ cứng nội bộ được sử dụng cho hệ điều hành, các chương trình và dữ liệu cá nhân.
2. Ổ cứng di động (External Hard Drive): Đây là ổ cứng được đặt trong một vỏ ngoài và được kết nối với máy tính thông qua cổng USB hoặc Thunderbolt. Ổ cứng di động thường được sử dụng để sao lưu dữ liệu, lưu trữ dự phòng hoặc để chia sẻ dữ liệu giữa nhiều máy tính.
3. Ổ cứng trong máy tính xách tay (Laptop Hard Drive): Trong máy tính xách tay, ổ cứng thường được tích hợp sẵn và có kích thước nhỏ hơn so với ổ cứng nội bộ của máy tính để bảo đảm tính di động.
4. Ổ cứng mạng (Network Attached Storage - NAS): Đây là một hệ thống lưu trữ dữ liệu riêng biệt kết nối với mạng máy tính. NAS thường chứa nhiều ổ cứng và được sử dụng để lưu trữ và chia sẻ dữ liệu trong mạng gia đình hoặc doanh nghiệp.
5. Ổ cứng dự phòng (RAID Arrays): Trong môi trường doanh nghiệp hoặc nhu cầu lưu trữ cao cấp, có thể sử dụng các hệ thống ổ cứng dự phòng (RAID) để tạo ra các hệ thống lưu trữ có độ tin cậy cao và khả năng phục hồi dữ liệu khi ổ cứng bị hỏng.

Vị trí cụ thể của ổ cứng sẽ phụ thuộc vào mục đích sử dụng và cấu hình của hệ thống bạn đang xem xét.

Cấu tạo của ổ cứng

Đầu đọc

Phần đầu đọc đóng vai trò trung gian giữa phương tiện lưu trữ dữ liệu từ tính và các thành phần điện tử bên trong ổ đĩa cứng. Đầu đọc chuyển đổi thông tin từ dạng bit thành xung khi nó được ghi xuống đĩa từ và thực hiện quá trình ngược lại khi đọc dữ liệu.

Mạch xử lý dữ liệu

Ổ cứng bao gồm một bảng mạch thông minh được tích hợp vào bộ phận đĩa cứng và được đặt ở phía dưới của nó. Đầu đọc và ghi được kết nối với bảng mạch xử lý dữ liệu thông qua một cáp ribbon linh hoạt.

Đĩa từ

Đĩa từ, một đĩa kim loại hình tròn nằm bên trong ổ đĩa cứng, thường được gắn trên một động cơ trục chính (spindle motor) để tạo nhiều bề mặt lưu trữ dữ liệu trong không gian hạn chế.

Để duy trì sự tổ chức trong việc lưu trữ và truy xuất dữ liệu, các đĩa từ được cấu trúc theo các yếu tố cụ thể. Các yếu tố này bao gồm track (vòng tròn), sector (đơn vị nhỏ), và cluster (nhóm dữ liệu).

• Track: Mỗi đĩa từ được chia thành hàng nghìn vòng tròn đồng tâm, gọi là track, được sắp xếp cận kín. Tất cả dữ liệu trên ổ đĩa cứng được lưu trữ trên các track này.
• Sector: Mỗi track được chia thành các đơn vị nhỏ hơn gọi là sector. Sector là đơn vị lưu trữ dữ liệu cơ bản trên ổ đĩa cứng.
• Cluster: Thường, các sector được nhóm lại thành các cluster để tạo nên cách tổ chức dữ liệu.

Động cơ trục chính

Vai trò quan trọng của động cơ trục chính trong hoạt động của ổ cứng là quay đĩa cứng. Để thực hiện công việc này, động cơ trục chính cần cung cấp năng lượng đảm bảo sự quay ổn định, đáng tin cậy và không đổi trong suốt thời gian sử dụng liên tục.

Khe gắn ổ cứng

Toàn bộ ổ đĩa cứng được lắp đặt bên trong một vỏ bảo vệ kín đáo được thiết kế để cách ly nó khỏi không khí bên ngoài. Phần dưới của ổ đĩa được gọi là phần đế, trong đó chứa các cơ chế truyền động, và phần nắp đậy được đặt ở phía trên cùng để đảm bảo sự kín đáo cho đầu đọc và đĩa từ.

Các thông số quan trọng cần biết ghi trên ổ cứng

1. Dung lượng (Capacity): Đây là lượng dữ liệu tối đa mà ổ cứng có thể lưu trữ, thường được đo bằng gigabytes (GB) hoặc terabytes (TB).
2. Tốc độ truy cập (Access Speed): Đây là thời gian mà ổ cứng cần để truy cập và đọc hoặc ghi dữ liệu. Nó có thể được đo bằng mili-giây (ms) hoặc nanogio (ns).
3. Tốc độ đọc/ghi tuần tự (Sequential Read/Write Speed): Tốc độ tối đa mà ổ cứng có thể đọc và ghi dữ liệu liên tục, thường được đo bằng megabytes per second (MB/s).
4. Tốc độ đọc/ghi ngẫu nhiên (Random Read/Write Speed): Tốc độ ổ cứng trong việc đọc và ghi dữ liệu ngẫu nhiên, thường được đo bằng số lần đọc/ghi trên giây (IOPS - Input/Output Operations Per Second).
5. Cache: Số lượng bộ nhớ cache trên ổ cứng, giúp cải thiện tốc độ truy cập dữ liệu tạm thời.
6. Tuổi thọ (Reliability/Lifespan): Tuổi thọ dự kiến của ổ cứng, thường được đo bằng giờ hoạt động (MTBF - Mean Time Between Failures).
7. Giao tiếp (Interface): Loại cổng hoặc giao tiếp mà ổ cứng sử dụng để kết nối với máy tính, ví dụ: SATA, NVMe, USB.
8. Loại ổ cứng (Drive Type): Có thể là ổ cứng cơ học (HDD - Hard Disk Drive) hoặc ổ cứng thể rắn (SSD - Solid State Drive).
9. Ổ đĩa mở rộng (Form Factor): Kích thước và hình dạng của ổ cứng, ví dụ: 2.5 inch, 3.5 inch, M.2.
10. Chuẩn bộ nhớ lưu trữ (NAND Type): Loại bộ nhớ lưu trữ được sử dụng trong trường hợp ổ cứng thể rắn, ví dụ: TLC, MLC, SLC.
11. Tiêu thụ điện năng (Power Consumption): Số lượng điện năng mà ổ cứng tiêu thụ trong quá trình hoạt động, thường được đo bằng watt (W).
12. Tính năng bảo vệ dữ liệu (Data Protection Features): Các tính năng bảo vệ dữ liệu như mã hóa, ECC (Error-Correcting Code), hoặc TRIM (cho SSD).
13. Tương thích hệ thống (Compatibility): Ổ cứng phải tương thích với hệ điều hành và giao tiếp của máy tính bạn.

Các thông số này quan trọng để bạn có thể lựa chọn ổ cứng phù hợp với nhu cầu và sử dụng.

Các loại ổ cứng được dùng phổ biến hiện nay

Hiện nay, có nhiều loại ổ cứng phổ biến được sử dụng cho các mục đích khác nhau. Dưới đây là một số loại ổ cứng phổ biến:

1. Ổ cứng cơ học (HDD - Hard Disk Drive): HDD là loại ổ cứng truyền thống sử dụng đĩa từ tính để lưu trữ dữ liệu. Chúng có dung lượng lớn và giá cả phải chăng, nhưng thường chậm hơn SSD trong việc truy cập dữ liệu.
2. Ổ cứng thể rắn (SSD - Solid State Drive): SSD sử dụng bộ nhớ flash để lưu trữ dữ liệu, không có bất kỳ bộ phận cơ học nào. Chúng nhanh hơn, ít nhiệt độ và tiêu thụ ít năng lượng hơn so với HDD, nhưng thường đắt hơn.
3. Ổ cứng di động (External Hard Drive): Đây là HDD hoặc SSD được đặt trong một vỏ ngoài và được kết nối với máy tính thông qua cổng USB hoặc Thunderbolt. Ổ cứng di động thường được sử dụng cho việc sao lưu dữ liệu hoặc lưu trữ dự phòng.
4. Ổ cứng M.2 (M.2 Drive): M.2 là một loại giao tiếp và kích thước cho ổ cứng thể rắn, thường được sử dụng trong laptop và máy tính để bàn để cung cấp tốc độ cao và kích thước nhỏ gọn.
5. Ổ cứng PCIe (PCIe Drive): Được gắn vào khe cắm PCIe trên bo mạch chủ, ổ cứng PCIe cung cấp tốc độ đọc/ghi rất nhanh và thường được sử dụng cho các ứng dụng đòi hỏi hiệu suất cao như đồ họa và video.
6. Ổ cứng dự phòng (RAID Arrays): Các hệ thống ổ cứng dự phòng (RAID) kết hợp nhiều ổ cứng lại với nhau để cung cấp khả năng phục hồi dữ liệu khi ổ cứng bị hỏng và tăng cường hiệu suất.
7. Ổ cứng mạng (Network Attached Storage - NAS): NAS là một hệ thống lưu trữ dữ liệu riêng biệt kết nối với mạng máy tính, cho phép chia sẻ dữ liệu trong mạng gia đình hoặc doanh nghiệp.
8. Ổ cứng đám mây (Cloud Drive): Lưu trữ dữ liệu trực tuyến trên các dịch vụ đám mây như Google Drive, Dropbox, hoặc Microsoft OneDrive. Dữ liệu được lưu trữ trên máy chủ từ xa và có thể truy cập từ bất kỳ thiết bị nào có kết nối internet.

Các loại ổ cứng này có ưu điểm và hạn chế riêng, và người dùng thường chọn loại phù hợp với nhu cầu và ngân sách của họ. Trong đó, SSD là loại ổ cứng phổ biến và được ưa chuộng nhất hiện nay bởi nhiều ưu điểm vượt trội khi được sử dụng trong các thiết bị máy tính, laptop.

Trên đây là tất tần tật kiến thức bạn cần biết về ổ cứng, chức năng, cấu tạo cũng như các loại ổ cứng phổ biến hiện nay. Nếu có bất kỳ thắc mắc nào hãy để lại bình luận để được chúng tôi giải đáp. Ngoài ra nếu bạn có nhu cầu mua ổ cứng SSD, hãy tham khảo ngay các sản phẩm chất lượng giá tốt đang có trên Phong Cách Xanh, hoặc liên hệ để được tư vấn nhé.