Chương 6 - Ổ cứng HDD

1. Giới thiệu về ổ cứng HDD ( Hard Disk Drive )

􀁺 Ổ cứng là một thiết bị lưu trữ có dung lượng lớn dùng để lưu

trữ toàn bộ phần mềm của máy tính bao gồm .

+ Các hệ điều hành

+ Các chương trình ứng dụng

+ Các File văn bản v v ...

􀁺 Cùng với sự ra đời của máy tính cá nhân năm 1981, năm 1982

hãng IBM giới thiệu chiếc ổ cứng đầu tiên dành cho máy PC

chỉ có 10MB nhưng bán với giá 1500USD, cho đến năm 2000

thế giới đã sản xuất được ổ cứng có dung lượng trên 40GB

( gấp 4000 lần ) và giá thì giảm xuống còn 75USD, và ngày nay

(2006) đã xuất hiện ổ trên 300GB , trong tương lai sẽ xuất hiện

những ổ cứng hàng nghìn GB .

􀁺 Nếu như máy tính không có ổ cứng thì ta chỉ có thể chạy được

hệ điều hành MS DOS xưa kia mà thôi .

Một ở cứng ngày nay ( 2006 ) có thể lưu trữ

thông tin bằng cả hàng trăm hiệu sách

2. Cấu tạo của ổ cứng

Cấu tạo bên trong ở cứng

􀁺 Đĩa từ : Bên trong ổ đĩa gồm nhiều đĩa từ được làm bằng

nhôm hoặc hợp chất gốm thuỷ tinh, đĩa được phủ một lớp từ và

lớp bảo vệ ở cả 2 mặt, các đĩa được xếp chồng và cùng gắn với

một trục mô tơ quay nên tất cả các đĩa đều quay cùng tốc độ,

các đĩa quay nhanh trong suốt phiên dùng máy .

Cấu tạo đĩa và các đầu từ

􀁺 Đầu từ đọc - ghi : Mỗi mặt đĩa có một đầu đọc & ghi vì vậy

nếu một ổ có 2 đĩa thì có 4 đầu đọc & ghi

􀁺 Mô tơ hoặc cuộn dây điều khiển các đầu từ : giúp các đầu từ

dịch chuyển ngang trên bề mặt đĩa để chúng có thể ghi hay đọc

dữ liệu .

􀁺 Mạch điều khiển : Là mạch điện nằm phía sau ổ cứng , mạch

này có các chức năng :

+ Điều khiển tốc độ quay đĩa

+ Điều khiển dịch chuyển các đầu từ

+ Mã hoá và giải mã các tín hiệu ghi và đọc

Mạch điều khiển nằm phía sau ổ cứng

Ảnh chụp bên trong ổ đĩa cứng

3. Cấu trúc bề mặt đĩa :

􀁺 Ổ đĩa cứng gồm nhiều đĩa quay với vận tốc 5400 đến

7200vòng / phút , trên các bề mặt đĩa là các đầu từ di chuyển để

đọc và ghi dữ liệu.

Các đĩa ghi dữ liệu và đầu từ ghi - đọc

􀁺 Dữ liệu được ghi trên các đường tròn đồng tâm gọi là Track

hoặc Cylinder, mỗi Track lại chia thành nhiều cung - gọi là

Sector và mỗi cung ghi được 512 Byte dữ liệu .

+ Track và Sector có được là do các nhà sản xuất đĩa cứng sử

dụng một chương trình đặc biệt để định dạng vật lý hay định

dạng cấp thấp cho đĩa.

Bề mặt của đĩa cứng, tín hiệu ghi trên các đường tròn đồng

tâm gọi là Track, mỗi Track được chia làm nhiều Sector

􀁺 Với đĩa cứng khoảng 10G => có khoảng gần 7000 đường Track

trên mỗi bề mặt đĩa và mỗi Track được chia thành khoảng 200

Sector .

􀁺 Để tăng dung lượng của đĩa thì trong các đĩa cứng ngày nay,

các Track ở ngoài được chia thành nhiều Sector hơn và mỗi

mặt đĩa cũng được chia thành nhiều Track hơn và như vậy đòi

hỏi thiết bị phải có độ chính xác rất cao .

4. Nguyên tắc lưu trữ từ trên đĩa cứng

􀁺 Trên bề mặt đĩa người ta phủ một lớp mỏng chất có từ tính, ban

đầu các hạt từ tính không có hướng , khi chúng bị ảnh hưởng

bởi từ trường của đầu từ lướt qua , các hạt có từ tính được sắp

xếp thành các hạt có hướng.

􀁺 Đầu từ ghi - đọc được cấu tạo bởi một lõi thép nhỏ hình chữ U,

một cuộn dây quấn trên lõi thép để đưa dòng điện vào (khi ghi)

hay lấy ra (khi đọc), khe hở gọi là khe từ lướt trên bề mặt đĩa

với khoảng cách rất gần, bằng 1/10 sợi tóc .

Đầu từ ghi - đọc và lớp từ tính trên đĩa

􀁺 Trong quá trình ghi, tín hiệu điện ở dạng tín hiệu số 0,1 được

đưa vào đầu từ ghi lên bề mặt đĩa thành các nam châm rất nhỏ

và đảo chiều tuỳ theo tín hiệu đưa vào là 0 hay 1 .

􀁺 Trong quá trình phát, đầu từ đọc lướt qua bề mặt đĩa dọc theo

các đường Track đã được ghi tín hiệu, tại điểm giao nhau của

các nam châm có từ trường biến đổi và cảm ứng lên cuộn dây

tạo thành một xung điện, xung điện này rất yếu được đưa vào

khuếch đại để lấy ra tín hiệu 0,1 ban đầu .

Ghi chú : Tín hiệu 0 , 1 là tín hiệu số ( Digital ) - Xem phần

Tín hiệu số .

Chú ý :

􀁺 Đĩa cứng được ghi theo nguyên tắc cảm ứng từ , vì vậy nếu ta

để các đĩa cứng gần các vật có từ tính mạnh như Nam châm thì

có thể dữ liệu trong đĩa cứng sẽ bị hỏng !

Đầu từ

Cần mang đầu từ và IC khuếch đại tín hiệu đầu từ

5. Khái niệm về định dạng đĩa :

Các ổ đĩa cứng khi xuất xưởng thì bề mặt đĩa vẫn là lớp từ tính

đồng nhất, để có thể ghi dữ liệu lên đĩa ta phải thực hiện qua ba

bước :

􀁺 Định dạng vật lý hay định dạng cấp thấp

􀁺 Phân vùng

􀁺 Định dạng cấp cao

Trong đó định dạng cấp thấp là công việc của nhà sản xuất ổ đĩa

còn phân vùng và định dạng cấp cao là công việc của Kỹ thuật viên

cài đặt máy tính .

6. Định dạng vật lý ( Hay định dạng cấp thấp )

􀁺 Đây là công việc của nhà sản xuất ổ đĩa, quá trình được thực

hiện như sau :

+ Sử dụng chương trình định dạng để tạo các đường Track

+ Chia các Track thành các Sector và điền các thông tin bắt đầu

và kết thúc cho mỗi Sector

Đĩa chưa định dạng cấp thấp Đĩa đã định dạng cấp thấp

do nhà sản xuất tiến hành

7. Phân vùng ổ đĩa ( còn gọi là chia ổ ) - Công việc của các kỹ

thuật viên lắp ráp máy tính

􀁺 Phân vùng là quá trình chia ổ đĩa vật lý thành nhiều ổ Logic

khác nhau và trên mỗi ổ logic ta có thể cài một hệ điều hành, vì

vậy một ổ cứng ta có thể cài được nhiều hệ điều hành .

􀁺 Nếu máy tính có cài đặt hệ điều hành Window 98 thì phân vùng

là việc làm đầu tiên trước khi cài đặt, trường hợp này ta sử

dụng chương trình FDISK để phân vùng cho ổ đĩa ( Chương

trình FDISK sẽ được đề cập chi tiết trong phần cài đặt Window

98 )

􀁺 Trường hợp máy cài đặt Hệ điều hành Window2000 hoặc

WindowXP thì ta có thể thực hiện tạo phân vùng và chia ổ

trong lúc cài đặt , Chương trình cài đặt Win2000 hoặc WinXP

có hỗ trợ chương trình chia ổ .

􀁺 Ngoài ra ta có thể sử dụng chương trình Partition Magic để

chia ổ và tạo các phân vùng, trường hợp này thưòng sử dụng

khi ta chia lại ổ trong khi ổ đang có hệ điều hành .

Đĩa chưa phân vùng Đĩa được chia làm 2 phân vùng

8. Định dạng cấp cao ( FORMAT ổ )

􀁺 Sau khi chia ổ, trước khi cài đặt hệ điều hành hay lưu dữ liệu

vào ổ thì ta phải định dạng cấp cao ( tức là Format ổ )

􀁺 Thực chất của quá trình FORMAT là nhóm các Sector lại thành

các Cluster sau đó đánh địa chỉ cho các Cluster này, mỗi

Cluster có từ 8 đến 64 Sector ( tuỳ theo lựa chọn ) hay tương

đương với 4 đến 32KB

Các kiểu định dạng FAT, FAT32 và NTFS .

FAT ( File Allocation Table - Bảng phân phối File )

Đây là bảng địa chỉ giúp cho hệ điều hành quản lý được các File

hoặc thư mục trên ổ đĩa, trường hỏng bảng FAT thì dữ liệu trên ổ coi

như bị mất .

􀁺 Trong quá trình Format thường có các lựa chọn là Format với

FAT , FAT32 hay là NTFS

􀁺 Với lựa chọn FAT thì ổ đĩa sẽ được đánh địa chỉ bởi 16 bít nhị

phân và như vậy bảng FAT này sẽ quản lý được 216 địa chỉ

Cluster tương đương với ổ đĩa tối đa là 2GB

􀁺 Với lựa chọn FAT32 thì ổ đĩa sẽ được đánh địa chỉ bởi 32 bít

nhị phân và như vậy bảng FAT32 sẽ quản lý được 232 địa chỉ

Cluster tương đương với dung lượng tối đa là 2048GB

􀁺 Lựa chọn NTFS ( Win NT File System ) đây là hệ File của

WinNT hệ File này hỗ trợ tên file dài tới 256 ký tự, khi định

dạng NTFS thì các File lưu trong ổ này có thể không đọc được

trên các hệ điều hành cũ .

9. Máy không tìm thấy ổ đĩa

􀁺 Biểu hiện : Khi ta khởi động máy tính, sau khi báo phiên bản

BIOS thì quá trình khởi động dừng lại ở dòng chữ :

Detecting IDE Secondary Slave ... None

Đang dò tìm ổ đĩa trên khe IDE thứ nhì ....báo None

Biểu hiện máy tính không tìm thấy ổ đĩa khi khởi động.

Kiểm tra :

􀁺 Kiểm tra lại đầu cắm dây cấp nguồn cho ổ đĩa

􀁺 Nếu có 2 ổ đĩa cắm chung dây cáp tín hiệu thì tạm tháo dây cáp

tín hiệu ra khỏi ổ đĩa CD Rom hoặc đĩa cứng còn lại => sau đó

thử lại

=> Lưu ý : nếu có 2 ổ đĩa cắm chung một dây cáp tín hiệu thì

chú ý Jumper ta phải thiết lập một ổ là Master (MS) và một ổ là

Slave (SL)

Jumper thiết lập cho ổ là Master (MS) hay Slave (SL)

nằm giữa Zắc cắm nguồn và Zắc tín hiệu

􀁺 Thay thử dây cáp tín hiệu => sau đó thử lại.

Chiều đấu dây cáp tín hiệu giữa ổ và máy

=> Nếu đã làm các thao tác trên mà không được thì ta phải thay

một ổ cứng khác .

10. Máy không tìm thấy hệ điều hành

􀁺 Biểu hiện : Trong quá trình khởi động, máy dừng lại và đưa ra

thông báo lỗi như sau :

Invalid System Disk

Replace the disk, and then press any key

( Hệ thồng đĩa bị hỏng

Thay đĩa khác, sau đó bấm phím bất kỳ )

Thông báo lỗi trong quá trình khởi động máy

Nguyên nhân :

􀁺 Đĩa bị lỗi hệ điều hành

􀁺 Đĩa bị hỏng các Sector khởi động trên track số 1(ngoài cùng)

􀁺 Đĩa bị bad ( sước trên bề mặt đĩa )

Invalid System Disk

Replace the disk, and then press any key

Sector khởi động trên Track số 1(ngoài cùng) là nơi lưu đoạn

chương trình mồi có nhiệm vụ tìm và nạp hệ điều hành

Kiểm tra và khắc phục :

􀁺 Với máy cần sử dụng Win 98 thì Format lại ổ C sau đó cài đặt

lại (xem phần cài đặt Win 98 )

􀁺 Với máy cài Win XP thì dùng đĩa cài đặt lại, trong quá trình cài

đặt ta chia lại ổ đĩa và Format với định dạng FAT32 ( Xem

phần cài đặt Win XP )

􀁺 Nếu trong quá trình cài đặt báo lỗi và không thể cài đặt được

thì bạn dùng chương trình SCANDISK ( Xem ở phần sau ) ở

trong DOS để kiểm tra bề mặt đĩa xem có bị Bad không ?

11. Khi cài hệ điều hành thì báo lỗi và quá trình cài đặt bị

gián đoạn

Nguyên nhân :

􀁺 Ổ đĩa cứng bị Bad

􀁺 Ổ CD Rom mắt đọc kém hoặc đĩa cài đặt bị sước .

􀁺 Lắp 2 thanh RAM không cùng chủng loại , gây xung đột .

􀁺 Các Card mở rộng cắm thêm gây xung đột phần cứng .

Khắc phục :

􀁺 Dùng một ổ CD Rom tốt và một đĩa CD mới để cài đặt

􀁺 Chạy chương trình SCANDISK ( như các bước ở phần sau )để

kiểm tra bề mặt đĩa .

􀁺 Nếu bề mặt đĩa không có vấn đề thì bạn cần kiểm tra lại RAM

và các Card mở rộng .

12. Máy chạy thường xuyên bị treo trong quá trình sử dụng

Nguyên nhân

􀁺 Ổ đĩa cứng bị Bad

􀁺 Do RAM hay các Card mở rộng hoặ cáp ổ cứng tiếp xúc kém

􀁺 Do thiết bị phần cứng bị xung đột như lắp 2 thanh RAM khác

loại, lắp thêm Card Vdeo khi Mainboard đã có Card Onboard v

v..

􀁺 CPU bị nóng do quạt hỏng hoặc quay quá chậm .

Khắc phục

􀁺 Cắm lại các dây cáp cho ổ đĩa, cắm lại thanh RAM và các Card

mở rộng ( nếu có )

􀁺 Kiểm tra quạt CPU xem tốc độ quay có bình thường không ?

􀁺 Chạy SCANDISK ( xem phần sau ) để kiểm tra bề mặt đĩa ,

nếu đĩa bị Bad nặng thì thay ổ đĩa .

Các bước chạy SCANDISK để kiểm tra bề mặt đĩa

􀁺 Bước 1 : Vào CMOS SETUP để thiết lập cho ổ CD Rom khởi

động trước

Bấm liên tục phím Delete hoặc F10 trong lúc máy đang khởi

động màn hình CMOS xuất hiện như sau :

Màn hình CMOS SETUP

=> Mở trong mục có thiết lập First Boot, Second Boot .... sau

đó thiết lập : First Boot là CD ROM

Thiết lập First Boot là CD Rom

􀁺 Bước 2 : Cho máy khởi động từ đĩa Boot CD

Đặt đĩa Boot CD vào và khởi động lại máy , máy khởi động

từ đĩa Boot CD với ổ A ảo và dấu nhắc :

Màn hình khởi động từ đĩa Boot CD

􀁺 Bước 3 : Gõ lệnh SCANDISK để chạy chương trình kiểm tra

ổ đĩa

Từ dấu nhắc gõ SCANDISK C: (Enter)

để chạy SCANDISK ổ C

Đợi cho màn hình SCANDISK quét ổ đĩa xuất hiện như dưới

A :\ >_

A :\ > SCANDISK C :

Màn hình SCANDISK kiểm tra bề mặt đĩa

Nếu xuất hiện các chữ BBB là ổ đĩa bị Bad

( đĩa bị trầy sước mất khẳ năng ghi và đọc dữ liệu )

􀁺 Các điểm bị Bad BBB trên đĩa có thể gây ra các hiện

tượng sau :

+ Đĩa không khởi động được Hệ điều hành

+ Khi cài hệ điều hành bị báo lỗi và quá trình cài đặt bị gián

đoạn

+ Máy đang chạy hay bị treo .

Khắc phục khi đĩa bị Bad :

􀁺 Sử dụng chương trình Partition Magic ( Đề cập ở phần sau )

để cắt đoạn Bad ( không tạo phân vùng trên đoạn Bad này nữa )

􀁺 Nếu như điểm Bad nằm dải rác hoặc đĩa bị Bad nặng thì bạn

cần thay ổ đĩa mới .

Chương 7 - CD ROM

1. Tổng quát về ổ đĩa CD Rom

􀁺 Ổ đĩa CD Rom là thiết bị có trong hầu hết các máy tính hiện

nay, nó có ưu điểm là lưu trữ được dung lượng lớn, giá thành

đĩa CD rẻ, có thể di chuyển đi nơi khác dễ dàng, CD Rom là ổ

đĩa không thể thiếu trong quá trình cài đặt phần mềm cho máy

tính

Phần này tác giả sẽ trình bày các nguyên tắc ghi và đọc đĩa

CD Rom, cấu tạo của đĩa CD Rom và cuối cùng là một số bệnh

thường gặp của ổ đĩa CD Rom cũng như phương pháp sửa chữa

khắc phục

Ổ đĩa CD Rom

CD ROM ( Compac Disk Read Olly Memory )

􀁺 Về tiêu chuẩn đánh giá chất lượng của CD Rom dựa vào các

yếu tố

+ Chủng loại ổ CD Rom

+ Tốc độ đọc dữ liệu của ổ CD Rom :

Tốc độ đọc dữ liệu của ổ CD Rom được tính bằng số X

Ổ 1X có tốc độ truy cập dữ liệu là 150KB

=> ổ 10X sẽ có tốc độ truy cập là 10 x 150K = 1.500KB

=> ổ 48X có tốc độ truy cập là 48 x 150K = 7200KB

=> ổ 52X có tốc độ truy cập là 52 x 150K = 7800KB

2. Cấu tạo của đĩa CD Rom

Đĩa CD Rom

􀁺 Đĩa CD Rom trắng được phủ một lớp hoá học lên bề mặt sau

của đĩa ( bề mặt dán giấy ) , lớp hoá học này có tính chất phản

xạ ánh sáng như lớp bạc

􀁺 Đĩa CD đã có tín hiệu thì tín hiệu được ghi lên đĩa thành các

đường Track hình xoáy chôn ốc, tín hiệu ghi là các điểm hoá

chất bị đốt cháy mất khả năng phản xạ, xen kẽ với các điểm có

khả năng phản xạ .

Bề mặt đĩa CD Rom, tín hiệu được

ghi theo các đường Track

􀁺 Các đường track của đĩa CD Rom có mật độ rất dầy khoảng

6000 Track / 1cm vì vậy kích thước của chúng rất nhỏ.

3. Nguyên lý ghi dữ liệu lên đĩa CD Rom

􀁺 Dữ liệu ghi lên đĩa CD Rom là dạng tín hiệu số 0, 1

ở đầu ghi, người ta sử dụng súng Lazer để ghi dữ liệu lên đĩa

􀁺 Đĩa quay với tốc độ cao và súng Lazer sẽ chiếu tia lazer lên bề

mặt đĩa, tia lazer được điều khiển tắt sáng theo tín hiệu 0 hay 1

đưa vào .

=> ứng với tín hiệu 0 => tia lazer tắt

=> ứng với tín hiệu 1 => tia lazer sáng đốt cháy bề mặt đĩa

thành 1 điểm làm mất khả năng phản xạ .

􀁺 Mạch Servo sẽ điều khiển tốc độ quay đĩa cũng như điều khiển

cho tia lazer hội tụ trên đĩa và ghi tín hiệu thành các đường trắc

hình soắn chôn ốc .

4. Nguyên lý đọc tín hiệu từ đĩa CD Rom

􀁺 Đĩa có dữ liệu được quay với tốc độ cao, mắt đọc sẽ đọc dữ

liệu ghi trên đĩa theo nguyên tắc :

Sử dụng tia lazer ( yếu hơn lúc ghi ) chiếu lên bề mặt đĩa dọc

theo các đường track có dữ liệu , sau đó hứng lấy tia phản xạ

quay lại rồi đổi chúng thành tín hiệu điện .

Khi tia lazer chiếu qua các điểm trên bề mặt đĩa bị đốt cháy

sẽ không có tia phản xạ => và tín hiệu thu được là 0

Khi tia lazer chiếu qua các điểm trên bề mặt đĩa không bị

đốt cháy sẽ có tia phản xạ => và tín hiệu thu được là 1

Tia phản xạ sẽ được Ma trận Diode đổi thành tín hiệu điện,

sau khi khuếch đại và xử lý ta thu được tín hiệu ban đầu .

Đĩa quay và khi tia lazer chiếu qua điểm bị cháy sẽ mất

tia phản xạ => cho ta tín hiệu 0, qua điểm bình thường

có tia phản xạ cho ta tín hiệu 1

􀁺 Tín hiệu khi đọc nếu ngược với khi ghi thì chỉ việc cho qua

cổng đảo tín hiệu sẽ được đảo lại .

101 => Cổng đảo => 010

5. Sơ đồ khối của ổ đĩa CD Rom

Sơ đồ khối của ổ đĩa CD Rom

􀁺 Lazer pickup : Là mắt đọc, có nhiệm vụ đọc dữ liệu ghi trên

đĩa và đổi ra tín hiệu điện dạng tín hiệu số 0,1 .

􀁺 Mạch tách tín hiệu : khuếch đại tín hiệu từ mắt đọc sau đó

tách ra hai thành phần

=> Tín hiệu điều khiển : Là các tín hiệu sai lệch được các tia

lazer phụ phát hiện cung cấp cho mạch tạo áp điều khiển

=> Tín hiệu số : Là tín hiệu chính ta cần thu được, tín hiệu này

được đua sang IC sử lý tín hiệu số trước khi chuyển về bộ nhớ

máy tính

􀁺 Mạch tạo áp điều khiển : Tạo điện áp điều khiển để điều

khiển mắt đọc hướng tia lazer đọc đúng đường track và hội tụ

đúng trên bề mặt đĩa, ngoài ra mạch điều khiển còn điều khiển

tốc độ quay của đĩa .

􀁺 Mạch khuếch đại thúc Moto : Khuếch đại tín hiệu điều khiển

để cung cấp cho Moto và các cuộn dây trên mắt đọc .

􀁺 IC xử lý tín hiệu số : Xử lý tín hiệu thu được từ mắt đọc sau đó

gửi theo đường Bus về bộ nhớ chính của máy .

Bạn đưa trỏ chuột vào ảnh để xem chú thích

Mạch in trên ổ CD Rom

6. Cấu tạo của mắt đọc

Cụm mắt đọc của ổ đĩa CD Rom

Cấu tạo bên trong của mắt đọc

􀁺 Cuộn Tracking : Điều khiển

điểm hội tụ lệch theo phương

ngang để đọc đúng tâm đường

7. Bộ cơ

Bạn đưa trỏ chuột vào để xem chú thích

Bộ cơ của ổ CD Rom

Bộ cơ của ổ đĩa CD Rom có các bộ phân chính như sau :

􀁺 Bộ phận ra vào cửa đĩa - Bao gồm :

+ Mô tơ Loading

+ Dây cu loa

+ Hệ bánh răng truyền động

+ Khay đĩa

Mạch nguyên lý của mắt đọc

track

􀁺 Cuộn Focus : Điều khiển điểm

hội tụ lên xuống theo phương

đúng để hội tụ đúng trên mặt

đĩa .

􀁺 A,B,C,D Là các Diode đổi ánh

sáng lazer thành dòng điện, 4

diode này đọc ra tín hiệu chính

và phát hiện sai lệch hội tụ

􀁺 E,F là hai Diode phát hiện sai

lệch tracking

􀁺 LD ( Lazer Diode ) là Diode

phát ra tia lazer

􀁺 MD (Monitor Diode ) là Diode

giám sát báo về cho mạch tự

động điều khiển công suất tia

lazer

􀁺 Biến trở : Chỉnh để kích mắt khi

tia lazer bị yếu

􀁺 Bộ phận dịch chuyển cụm mắt đọc - Bao gồm

+ Mô tơ Sleed

+ Hệ bánh răng

+ Thanh trượt

􀁺 Mô tơ quay đĩa : Mô tơ Spind

􀁺 Cụm mắt đọc : Lazer Pickup