Hiện nay SSD đang ngày càng trở nên thông dụng và dần thay thế ổ cứng HDD lỗi thời. Tuy nhiên, một số máy tính vẫn sử dụng ổ đĩa cứng để lưu trữ hình ảnh, video,… bởi nó có dung lượng lớn mà giá thành lại rất rẻ.

Vậy ổ đĩa cứng HDD là gì? Cấu tạo, nguyên lý hoạt động của nó như thế nào? Ưu nhược điểm của ổ đĩa HDD ra sao, hãy cùng bài viết tìm hiểu nhé

HDD là gì?

HDD là viết tắt của Hard Disk Drive, là một loại thiết bị lưu trữ dữ liệu trong máy tính. HDD sử dụng các đĩa từ tính quay để lưu trữ và truy xuất dữ liệu.

Nó được sử dụng rộng rãi trong các máy tính để bàn, máy tính xách tay và các thiết bị lưu trữ khác. HDD có dung lượng lưu trữ lớn và giá thành thấp, nhưng tốc độ truy xuất dữ liệu thấp hơn so với các công nghệ lưu trữ khác như SSD (Solid State Drive).

Cấu tạo của ổ cứng HDD

Ổ cứng HDD bao gồm các thành phần chính sau:

• Đĩa từ (Platter): Đây là thành phần chính của ổ cứng, được làm từ vật liệu từ tính như nhôm hoặc thủy tinh. Một ổ cứng HDD có thể có nhiều đĩa từ xếp chồng lên nhau.
• Đầu đọc/ghi (Read/Write Head): Mỗi đĩa từ có ít nhất một đầu đọc/ghi, được sử dụng để đọc và ghi dữ liệu lên đĩa từ. Đầu đọc/ghi di chuyển trên bề mặt đĩa từ để truy cập vào các vị trí khác nhau.
• Cần di chuyển (Actuator Arm): Cần di chuyển là một cơ cấu cơ khí được sử dụng để di chuyển đầu đọc/ghi trên bề mặt đĩa từ. Nó giúp đầu đọc/ghi di chuyển đến vị trí cần truy cập trên đĩa từ.
• Motor: Ổ cứng HDD có một motor để quay đĩa từ với tốc độ xác định. Motor này giúp đĩa từ quay nhanh và ổn định để đầu đọc/ghi có thể truy cập dữ liệu một cách chính xác.
• Bộ điều khiển (Controller): Bộ điều khiển là một vi mạch điện tử quản lý các hoạt động của ổ cứng. Nó điều khiển việc đọc, ghi, và truy cập dữ liệu trên đĩa từ, cũng như quản lý các thông tin liên quan đến ổ cứng.
• Bộ nhớ đệm (Cache): Ổ cứng HDD thường có một bộ nhớ đệm để tạm thời lưu trữ dữ liệu. Bộ nhớ đệm giúp tăng tốc độ truy cập dữ liệu bằng cách lưu trữ các dữ liệu phổ biến gần với đầu đọc/ghi.

Các thành phần này hoạt động cùng nhau để lư trữ và truy cập dữ liệu trên ổ cứng HDD. Khi máy tính gửi yêu cầu đọc hoặc ghi dữ liệu, đầu đọc/ghi di chuyển đến vị trí tương ứng trên đĩa từ và truyền dữ liệu qua bộ điều khiển. Sau đó, dữ liệu được lưu trữ trên đĩa từ hoặc được đọc từ đĩa từ và truyền lại cho máy tính.

Nguyên lý hoạt động của HDD

HDD hoạt động dựa trên việc sử dụng các đĩa từ quay để lưu trữ và truy xuất dữ liệu.

• Quay đĩa từ: HDD bao gồm một số đĩa từ được gắn chồng lên nhau. Mỗi đĩa từ được làm từ vật liệu từ tính và có một lớp phủ từ tính. Khi ổ cứng hoạt động, đĩa từ quay với tốc độ cao (thường là hàng nghìn vòng/phút).
• Đầu đọc/ghi: Trên mỗi đĩa từ, có một đầu đọc/ghi được gắn cố định. Đầu đọc/ghi này có khả năng di chuyển lên xuống và di chuyển qua lại trên bề mặt đĩa từ. Nhiệm vụ của đầu đọc/ghi là đọc và ghi dữ liệu từ và lên đĩa từ.
• Đọc dữ liệu: Khi cần đọc dữ liệu từ ổ cứng, đầu đọc sẽ di chuyển đến vị trí trên đĩa từ chứa dữ liệu cần đọc. Đầu đọc sẽ đọc các dấu từ tính trên đĩa từ và chuyển đổi chúng thành dữ liệu số.
• Ghi dữ liệu: Khi cần ghi dữ liệu lên ổ cứng, đầu đọc/ghi sẽ di chuyển đến vị trí trên đĩa từ để ghi dữ liệu. Đầu đọc/ghi sẽ tạo ra các dấu từ tính trên đĩa từ để lưu trữ dữ liệu.
• Điều khiển và quản lý: Toàn bộ quá trình hoạt động của ổ cứng được điều khiển và quản lý bởi bộ điều khiển ổ cứng (Hard Disk Controller). Bộ điều khiển này giúp điều chỉnh tốc độ quay của đĩa từ, di chuyển đầu đọc/ghi và xử lý các yêu cầu đọc/ghi từ hệ thống máy tính.

Những ưu điểm nổi bật của ổ cứng HDD

• Dung lượng lưu trữ lớn: HDD có thể có dung lượng lưu trữ lớn, thường từ vài chục gigabyte đến nhiều terabyte, giúp lưu trữ được nhiều dữ liệu.
• Giá thành thấp: HDD có giá thành thấp hơn so với các công nghệ lưu trữ khác như SSD, làm cho nó trở thành lựa chọn phổ biến cho người dùng có ngân sách hạn chế.
• Khả năng mở rộng: HDD cho phép người dùng dễ dàng mở rộng dung lượng lưu trữ bằng cách thêm các ổ cứng mới hoặc sử dụng các ổ cứng ngoài.
• Độ tin cậy cao: HDD có thời gian hoạt động lâu hơn so với SSD và ít bị hỏng hơn trong điều kiện sử dụng bình thường.

Nhược điểm của HDD

• Tốc độ truy cập chậm: HDD sử dụng cơ cấu cơ học để đọc và ghi dữ liệu, do đó tốc độ truy cập thấp hơn so với các công nghệ lưu trữ khác như SSD.
• Tiếng ồn và rung: Do sử dụng cơ cấu cơ học, HDD tạo ra tiếng ồn và rung trong quá trình hoạt động, đặc biệt khi đĩa từ quay nhanh.
• Dễ bị hỏng: Vì có các bộ phận cơ học, HDD dễ bị hỏng do va đập, rung động, hoặc sự mất điện đột ngột.
• Kích thước lớn: HDD có kích thước lớn hơn so với các công nghệ lưu trữ khác như SSD, điều này có thể gây khó khăn trong việc lắp đặt trong các thiết bị di động hoặc máy tính nhỏ gọn.
• Tiêu thụ năng lượng cao: HDD tiêu thụ nhiều năng lượng hơn so với các công nghệ lưu trữ khác như SSD, điều này có thể gây tăng chi phí điện năng và làm nóng hệ thống.

Các loại ổ cứng HDD phổ biến

Có một số loại ổ cứng HDD phổ biến, bao gồm:

• Ổ cứng HDD 3.5 inch: Đây là loại ổ cứng phổ biến nhất và thường được sử dụng trong máy tính để bàn. Kích thước lớn này cho phép nó có dung lượng lưu trữ cao và tốc độ truy cập nhanh hơn so với các loại ổ cứng khác.
• Ổ cứng HDD 2.5 inch: Đây là loại ổ cứng nhỏ gọn và thường được sử dụng trong laptop và các thiết bị di động như máy tính xách tay và máy chơi game di động. Dung lượng lưu trữ của chúng thường thấp hơn so với ổ cứng 3.5 inch, nhưng chúng tiêu thụ ít năng lượng và có kích thước nhỏ gọn hơn.
• Ổ cứng HDD 2.5 inch SSHD (Solid State Hybrid Drive): Đây là một phiên bản kết hợp giữa ổ cứng HDD và ổ cứng SSD (Solid State Drive). Nó kết hợp dung lượng lưu trữ lớn của HDD với tốc độ truy cập nhanh của SSD. Các ổ cứng SSHD thường được sử dụng trong các thiết bị di động như laptop và máy tính xách tay.
• Ổ cứng HDD 3.5 inch NAS (Network Attached Storage): Đây là loại ổ cứng được thiết kế đặc biệt để sử dụng trong hệ thống lưu trữ mạng. Chúng thường có dung lượng lưu trữ lớn và khả năng hoạt động liên tục trong thời gian dài.
• Ổ cứng HDD 3.5 inch Surveillance: Đây là loại ổ cứng được tối ưu hóa cho việc lưu trữ dữ liệu từ các hệ thống giám sát và camera an ninh. Chúng có khả năng ghi lại dữ liệu liên tục và chịu được tải công việc nặng trong thời gian dài.

Các thông số kỹ thuật quan trọng của HDD

• Disk Capacity HDD: Dung lượng ổ cứng HDD, tính theo đơn vị: byte, Kb, MB, GB, TB.
• Average Seek Time HDD: Thời gian tìm kiếm trung bình của ổ cứng, khi đầu đọc di chuyển từ một Cylinder này đến một Cylinder ngẫu nhiên khác
• Random Access Time HDD: Đây là thời gian truy cập ngẫu nhiên của ổ cứng HDD để tìm kiếm một dữ liệu ngẫu nhiên. Thông số này rất quan trọng, ảnh hưởng đến hiệu năng của ổ cứng và hệ thống.
• Data access time HDD: Là thời gian truy cập dữ liệu của ổ cứng, bằng tổng của Average Seek Time và Random Access Time.
• MTBF HDD (Mean Time Between Failures HDD): Đây là thời gian làm việc tin cậy ổ cứng HDD, hiểu đơn giản là tuổi thọ của ổ cứng (đơn vị tính bằng giờ). Với ổ cứng hoạt động ở tốc độ 15.000 rpm có MTBF lên đến 1,4 triệu giờ.

Khi nào nên sử dụng ổ cứng HDD?

Có một số trường hợp nên sử dụng ổ cứng HDD:

• Lưu trữ dữ liệu lớn: HDD có dung lượng lưu trữ lớn và giá thành thấp hơn so với các loại ổ cứng khác, nên thích hợp cho việc lưu trữ dữ liệu lớn như video, hình ảnh, tệp tin đa phương tiện.
• Cần dung lượng lưu trữ cao với chi phí thấp: HDD vẫn là lựa chọn phổ biến cho các máy tính để bàn và máy chủ do có dung lượng lưu trữ cao và giá thành thấp hơn so với SSD.
• Cần lưu trữ dữ liệu trong thời gian dài: HDD có khả năng lưu trữ dữ liệu trong thời gian dài mà không bị mất điện hoặc mất dữ liệu.
• Không cần tốc độ truy cập nhanh: Nếu không cần tốc độ truy cập dữ liệu nhanh, ví dụ như lưu trữ dữ liệu cá nhân, tài liệu văn phòng, thì HDD là lựa chọn phù hợp với giá thành thấp hơn so với SSD.

Tuy nhiên, nếu bạn cần tốc độ truy cập nhanh và hiệu suất cao hơn, bạn có thể xem xét sử dụng ổ cứng SSD