Chức năng của ổ cứng là gì? Nguyên lý hoạt động ra sao?

1. Ổ cứng là gì? Công dụng và chức năng của ổ cứng

Ổ cứng dùng để lưu trữ dữ liệu trên máy tính và thường được nhà sản xuất lắp sẵn trong máy tính. Những ổ cứng này chỉ có thể lưu trữ dữ liệu với một dung lượng nhất định. Khi muốn lưu trữ thêm, mà vẫn muốn giữ lại dữ liệu cũ, người dùng sẽ phải mua thêm ổ cứng nữa để lắp vào máy. Thông thường để lắp thêm ổ cứng cho máy tính, mọi người thường lắp trực tiếp vào bảng mạch chủ trong máy hoặc gắn ngoài.

Công dụng và chức năng của ổ cứng không chỉ giới hạn ở việc lưu trữ dữ liệu, mà còn ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu năng tổng thể của máy tính. Một ổ cứng nhanh sẽ giúp máy khởi động nhanh hơn, mở phần mềm mượt mà hơn và giảm thời gian truy xuất file. Ngoài ra, ổ cứng còn giữ vai trò quan trọng trong việc sao lưu dữ liệu và phục vụ cho các tác vụ nặng như chỉnh sửa video, chơi game hay lập trình.

2. Cấu tạo của ổ cứng máy tính là gì?

Đĩa từ

Đĩa từ là một đĩa kim loại hình tròn được đặt bên trong ổ cứng máy tính. Các đĩa này được gắn lên một trục quay gọi là động cơ trục chính (spindle motor), cho phép quay đồng thời với tốc độ cao nhằm tăng hiệu quả lưu trữ và truy xuất dữ liệu.

Để lưu trữ dữ liệu có tổ chức, đĩa từ được chia nhỏ thành các phần:

• Track: Là những vòng tròn đồng tâm được khắc lên bề mặt đĩa từ, mỗi track sẽ chứa dữ liệu dạng từ tính.
• Sector: Mỗi track tiếp tục được chia nhỏ thành các sector – là đơn vị lưu trữ dữ liệu nhỏ nhất.
• Cluster: Là nhóm gồm nhiều sector được gom lại, dùng để lưu dữ liệu lớn hơn, giúp hệ điều hành quản lý tốt hơn.

Đầu đọc/ghi

Là thành phần dùng để đọc và ghi dữ liệu lên bề mặt đĩa từ. Đầu đọc hoạt động bằng cách chuyển tín hiệu điện tử thành tín hiệu từ tính để ghi dữ liệu, và ngược lại khi đọc. Đặc biệt, đầu đọc không chạm vào bề mặt đĩa mà lơ lửng cách đó một khoảng cực nhỏ để tránh hao mòn.

Động cơ trục chính

Đây là bộ phận quay đĩa từ liên tục trong quá trình hoạt động. Nó cần đảm bảo tốc độ quay ổn định (thường là 5400 đến 7200 vòng/phút), đảm bảo dữ liệu luôn sẵn sàng được truy xuất hoặc ghi mới một cách nhanh chóng, chính xác và đáng tin cậy.

Mạch xử lý dữ liệu

Ổ cứng được tích hợp một bảng mạch điều khiển thông minh, thường được gắn dưới đáy ổ cứng. Bảng mạch này liên kết với đầu đọc và ghi thông qua cáp ribbon linh hoạt, thực hiện chức năng xử lý tín hiệu và điều phối việc đọc/ghi dữ liệu. Đây chính là "bộ não" giúp ổ cứng giao tiếp với máy tính.

Khe gắn ổ cứng

Toàn bộ ổ cứng được bọc trong một vỏ kim loại kín nhằm bảo vệ linh kiện khỏi bụi bẩn, độ ẩm và không khí bên ngoài. Bên dưới là nơi đặt các bộ phận cơ khí như đầu đọc và motor quay đĩa, giúp duy trì hoạt động ổn định và tăng tuổi thọ sản phẩm.

3. Phân loại ổ cứng máy tính. Ổ cứng SSD và HDD là gì?

Ổ cứng là một trong những bộ phận quan trọng nhất trong máy tính, nơi lưu trữ toàn bộ dữ liệu hệ điều hành, phần mềm và tệp cá nhân. Hiện nay, có hai loại ổ cứng phổ biến là HDD (Hard Disk Drive) và SSD (Solid State Drive). Mỗi loại ổ cứng đều có những đặc điểm riêng về cấu tạo, tốc độ, độ bền và giá thành, phù hợp với các nhu cầu sử dụng khác nhau.

3.1 Ổ cứng SSD là gì?

SSD (Solid State Drive) là ổ cứng thể rắn, hoạt động dựa trên chip nhớ flash NAND thay vì đĩa từ như HDD. Do không sử dụng cơ chế cơ học, SSD có khả năng truy xuất dữ liệu cực nhanh, giảm độ trễ và giúp máy tính khởi động gần như tức thì. SSD cũng hoạt động êm ái, ít sinh nhiệt và có độ bền cao hơn vì không bị ảnh hưởng bởi rung động hay va chạm nhẹ.

Hiện nay, SSD có nhiều dạng kết nối như SATA 3, M.2 SATA và M.2 NVMe, trong đó NVMe cho tốc độ cao nhất, phù hợp cho các tác vụ nặng hoặc chơi game, dựng phim chuyên nghiệp.

3.2 Ổ cứng HDD là gì?

HDD (Hard Disk Drive) là ổ cứng truyền thống, sử dụng đĩa từ và đầu đọc cơ học để ghi và đọc dữ liệu. Ưu điểm nổi bật của HDD là giá thành rẻ hơn trên cùng một dung lượng lưu trữ. Nhờ đó, người dùng có thể lưu trữ lượng lớn dữ liệu mà không cần chi quá nhiều ngân sách.

Tuy nhiên, do sử dụng cơ cấu cơ học nên HDD có tốc độ truy xuất dữ liệu thấp hơn SSD, dễ bị ảnh hưởng bởi rung động, và hoạt động tạo tiếng ồn cùng lượng nhiệt lớn hơn.

Xem thêm: Ổ cứng HDD là gì? Những điều cần biết về ổ cứng HDD

3.3 So sánh 2 loại ổ cứng SSD và HDD trên máy tính

4. Nguyên lý hoạt động của ổ cứng

Hiểu được chức năng của ổ cứng là gì, bạn cũng nên biết thêm chúng có nguyên lý hoạt động của ổ cứng để mua cho mình loại ổ cứng thích hợp. 

4.1 Nguyên lý hoạt động của ổ đĩa cứng HHD

Nguyên lý hoạt động cơ bản là có một đĩa tròn được phủ vật liệu từ tính. Giữa ổ đĩa có một động cơ quay để đọc/ghi dữ liệu, kết hợp với những thiết bị này là những bo mạch điện tử nhằm điều khiển đầu đọc/ghi đúng vào vị trí của cái đĩa khi đang quay để giải mã thông tin.

Các thao tác như sao chép nhạc, phim hay dữ liệu nào đó từ máy tính ra thiết bị khác nhanh hay chậm cũng phụ thuộc vào phần này, chất liệu của các linh kiện trong ổ cứng này càng tốt thì dữ liệu bạn lưu trên này sẽ an toàn hơn.

4.2 Nguyên lý hoạt động của ổ SSD

Chức năng của ổ cứng SSD và ổ cứng HDD như nhau, chúng lưu trữ dữ liệu, file với mục đích sử dụng lâu dài. Tuy nhiên, ổ SSD sử dụng một loại bộ nhớ được gọi là bộ nhớ flash, tương tự như RAM nhưng khác ở chỗ xóa tất cả các dữ liệu khi máy tính tắt, dữ liệu trên ổ SSD vẫn còn ngay cả khi mất điện. 

Ổ SSD sử dụng một tấm các ô điện để nhanh chóng gửi và nhận dữ liệu. Những tấm này được phân chia và là nơi lưu trữ dữ liệu được gọi là "trang". Các trang này được nhóm lại với nhau tạo thành các “khối”. 

Ổ SSD chỉ có thể ghi vào một trang trống trong một khối. Khi các trang trong một khối được đánh dấu là không sử dụng, ổ SSD xác định dữ liệu sau đó xóa toàn bộ khối đó và xác định lại dữ liệu từ bộ nhớ trở lại khối.

5. Tổng hợp các thông số quan trọng trên ổ cứng

• Cổng giao tiếp (Interface): Hiện nay, người dùng có thể lựa chọn các chuẩn giao tiếp như SATA2, SATA3, PCI-Express (NVMe), hoặc USB 3.0. Giao tiếp càng hiện đại thì tốc độ truyền dữ liệu càng nhanh.
• Tốc độ đọc/ghi tuần tự tối đa (Max Sequential Read/Writes): Là tốc độ khi đọc hoặc ghi các file lớn liên tục. Ví dụ như 550MB/s hoặc 520MB/s.
• Tốc độ đọc/ghi ngẫu nhiên (Random Read/Write): Thể hiện qua chỉ số IOPS. IOPS càng lớn thì khả năng xử lý file nhỏ càng nhanh, giúp máy chạy mượt mà hơn.
• Chuẩn bộ nhớ lưu trữ (NAND Flash Types): Gồm các loại như SLC, MLC, TLC, QLC.
• SLC: độ bền và tốc độ cao, thường dùng trong môi trường doanh nghiệp.
• MLC: cân bằng giữa hiệu năng và tuổi thọ, dùng cho cá nhân.
• TLC, QLC: dung lượng cao, giá rẻ nhưng độ bền thấp hơn.
• Điện năng tiêu thụ (Power Consumption): Ổ SSD SATA thường tiêu thụ khoảng 3W – phù hợp cho laptop và thiết bị tiết kiệm điện.
• Tính năng đi kèm (Additional Features): Hầu hết SSD hiện nay đều hỗ trợ lệnh TRIM, giúp hệ điều hành chủ động dọn dẹp dữ liệu không cần thiết, từ đó giúp ổ cứng hoạt động mượt mà và bền hơn.

Kết luận

Hy vọng qua bài viết này các bạn đã có thể hiểu được ổ cứng là gì, chức năng của ổ cứng là gì, có những loại ổ cứng nào sẽ giúp bạn tận dụng được sự hữu ích mà nó mang lại. Những thông tin mà HACOM mang đến sẽ giúp bạn có những tham khảo trong việc tìm kiếm một ổ cứng phù hợp, thuận tiện cho máy tính của bạn.  Nếu còn thắc mắc thì hãy liên hệ ngay với chúng tôi theo số hotline 19001903 để được tư vấn và hỗ trợ nhé.

• Ổ cứng HDD với SSD khác nhau như thế nào? Nên mua ổ SSD hay HDD?
• Phục hồi ổ cứng HDD bị mất dữ liệu như thế nào?
• Tại sao ổ cứng mất dung lượng? Cách khắc phụ như thế nào?
• Ổ cứng phát ra tiếng kêu có sao không?