Phân tích ổ cứng

ster 2 -> 4KB tiếp theo Cluster 3 -> 4KB tiếp theo Cluster 4 (cluster cuối cùng) ->lưu trữ 2KB còn lại và 2KB bị bỏ trống 2KB bỏ trống này không thuộc về bất cứ file nào, không lưu bất cứ dữ liệu nào vì cluster 4 đã được chỉ định thuộc về file test.txt do đó đây là một khoảng không gian rỗng hay nói khác đi “chúng ta đã phí phạm một khoảng không gian trên ổ cứng” - đây chính là một trong những điểm khác nhau và tiến bộ giữa các thế hệ FAT File System mà chúng tôi sẽ nói đến trong phần hệ thống file của OS ở phần sau. Mặc dù thế nhưng rõ ràng cái mà người ta nhận được từ cluster là rất đáng kể, nó làm tăng hiệu năng làm việc của ổ cứng và giúp hệ điều hành quản lý file tốt hơn nhiều so với việc bắt hệ điều hành và ổ cứng phải làm việc ở cấp độ sector. -Lost cluster: Thông thường khi các bạn dùng các chương trình sửa ổ cứng nhất là scandisk/ndd (chạy trên FATx File System) đôi khi bạn nhận được thông báo “Lost cluster found! Fix it ?” Thật ra trong quá trong ổ cứng đọc và ghi dữ liệu, hệ điều hành có vai trò mở file/tạo file (open/assign file) sau đó tiếp tục phát lệnh để ổ cứng ghi từng phần dữ liệu vào từng cluster được chỉ định rồi cuối cùng ra lệnh đóng file (close file). Tuy nhiên đôi khi có một số trường hợp khi ổ cứng đang ghi dữ liệu vào các cluster đã được chỉ định nhưng bất ngờ bị mất điện hoặc kết thúc quá trình ghi dữ liệu nhưng lại không thực hiện quá trình đóng file, cho nên những cluster này sẽ được công nhận là “đã được sử dụng” nhưng lại không thuộc về bất cứ một file nào. Trong trường hợp này các chương trình sửa đĩa sẽ ghi các thông tin mà các các cluster này lưu trữ ra từng file một để backup lại các dữ liệu có giá trị bị mất. -Chain (chỉ dành riêng cho FATx File System): không phải lúc nào dữ liệu của một file cũng được ghi trên nhưng cluster liên tiếp nhau (1,2,3,4…n). Do đó nếu như cluster kế tiếp đã được chỉ định là đã sử dụng thì OS sẽ cố gắng tìm đến cluster kế tiếp hoặc kế tiếp nữa cho đến khi tìm ra cluster trống để ghi dữ liệu vào. Việc dữ liệu của một file (hoặc từng phần) được ghi rải rác mà không có sự liên tục trên những cluster thì được gọi là “một chuỗi các cluster” (chain) và việc OS dịnh dạng trên bảng FAT cũng được gọi là “định dạng một chuỗi FAT”. Lost chain cũng tương tự như lost cluster chỉ khác là nguyên cả một chuỗi cluster bị khai báo nhầm là đã được sử dụng. -Bộ đệm ổ cứng (HDD Cache): Hiện nay tuy các nhà sản xuất đang ngày càng một nâng cao tốc độ của ổ cứng nhưng chắc chắn là tốc độ truy xuất dữ liệu của ổ cứng sẽ không bao giờ có thể nhanh bằng RAM (Random Access Memory - bộ nhớ truy xuất ngẫu nhiên). Để giảm bớt phần nào khoảng cách đó, các nhà sản xuất phần cứng và phần mềm đã tạo ra bộ đệm ổ cứng (disk cache). Bộ đệm của ổ cứng sử dụng một phần của RAM để lưu trữ những thông tin thường xuyên được các ứng dụng truy nhập. Chính việc lưu trữ những thông tin này trên RAM, bộ đệm đã giúp tốc độ truy xuất dữ liệu nhanh hơn và giúp kéo dài tuổi thọ của ổ cứng. Nguyên tắc hoạt động của bộ đệm khá đơn giản: những dữ liệu thường xuyên được truy nhập sẽ được lưu trữ trong RAM khi đó nếu có ứng dụng yêu cầu truy cập những dữ liệu này thì những dữ liệu này sẽ được lấy ra trực tiếp từ RAM chứ không cần ổ cứng phải làm những công vịêc như: quay đĩa, xác định vị trí đầu đọc, tìm kiếm… Có 4 kiểu bộ đệm ổ cứng chính: -Bộ đệm “mềm” (Software disk caches): Sử dụng một phần bộ nhớ chính của máy (PC RAM – main memory) để truy xuất và lưu trữ tạm thời một phần dữ liệu của ổ cứng. Loại bộ đệm này do một chương trình tao và quản lý cho nên không cần đế những phần cứng hỗ trợ đặc biệt. VCACHE chính là một ví dụ thực tế về bộ đệm mềm. -Bộ đệm “cứng” (on-board disk caches): Sử dụng bộ nhớ và bộ điều khiển cache được thiết kế ngay trên board mạch của ổ cứng. Mặc dù nó không hề sử dụng bất cứ một phần RAM nào của bộ nhớ chính (computer RAM) để làm công việc lưu trữ tạm thời nhưng chúng có dung lượng rất thấp (128KB->2MB cá biệt có thể lên đến 4MB) và cực kỳ đắt tiền. -Bộ đệm “riêng” (disk caching controllers): Tương tự như bộ đệm cứng, bộ đệm riêng sử dụng bộ nhớ riêng (có cấu trúc khác RAM) nhưng bộ nhớ và bộ điều khiển mà bộ đệm này sử dụng là bộ nhớ và chíp điều khiển được gắn riêng rẽ trên một card điều khiển chứ không phải là trên board mạch của ổ cứng và lẽ dĩ nhiên giá thành của chúng cực kì đắt. Tuy nhiên, bộ đệm riêng lại hoạt động tốt và nhanh hơn rất nhiều so với bộ đệm cứng vì nó vượt qua được một số giới hạn của những phần của ổ cứng mà bộ đệm cứng luôn bị ảnh hưởng. -Buffers : Ở đây chúng tôi không dịch hẳn từ buffer mà để nguyên như thế vì giữa buffers và cache có những điểm rất giống nhau. Có rất nhiều tài liệu biên dịch hoặc nguyên bản hoàn toàn không phân biệt giữa 2 khái niệm “cache” và “buffers” mà lại để nguyên là “bộ đệm” – như vậy là không chính xác! Vậy giữa cache và buffers có gì khác nhau và giống nhau ? Có một điểm duy nhất giống nhau giữa cache và buffers chính là “chúng đều là bộ nhớ đệm có tác dụng lưu trữ tạm thời một số dữ liệu trên ổ cứng nhằm tăng tốc tốc độ truy xuất dữ liệu và tăng tuổi thọ cho ổ cứng” và điểm khác nhau giữa chúng là : Cache có tốc độ cao hơn nhiều so với buffers. Cache phải cần đến bộ điều khiển cache - nếu là “cứng” thì cần phài có chíp điều khiển, còn “mềm” thì phải cần phần mềm điều khiển – trong khi đó buffers chỉ là một con chíp nhớ đơn giản không cần bộ điều khiển riêng. Buffers gặp rất nhiều giới hạn trong các quá trình giao tiếp và chuyển đổi dữ liệu bởi vì khả năng quản lý dữ liệu của nó rất kém. Khi lưu trữ dữ liệu tạm thời, buffer lưu trữ một lúc cả một track vì thế nếu muốn tìm một sector nào trên track này thì hệ điều hành lại phải tiếp tục tìm kiếm trên track mà buffer cung cấp - chậm hơn hẳn so với cache. Những điều cần chú ý đến Cache : Có thể bạn sẽ rất ngạc nhiên nếu như chúng tôi nói là “ổ cứng có cache lớn không có nghĩa là sẽ truy xuất dữ liệu nhanh hơn ổ cứng có cache nhỏ (hai cái cùng loại có cùng tốc độ và dung lượng)”. Nói điều này thì cũngkhông có gì là bất thường lắm, cache là bộ nhớ do đó tốc độ truy xuất của bộ nhớ làm cache càng nhanh thì càng tốt , tuỳ thuộc vào mức độ thôn minh và khả năng quản lý của “chíp điều khiển” (cache controllers chip) và cuối cùng là tổ chức của bộ nhớ làm cache (cho phép đọc/ghi dữ liệu tuỳ ý hoặc chỉ có thể đọc hoặc ghi từ đầu đến cuối). Tuy nhiên tác dụng của bộ cache sẽ mất hoặc giảm đi rất nhiều nếu như ổ cứng đã được defragment (phần này chúng tôi sẽ nói kỹ hơn ở phần Cấu trúc File System) Ở đây chúng tôi xin được nói thêm một chút về VCACHE : Windows có một driver ảo gọi là VCACHE có nhiệm vụ quản trị bộ nhớ đệm cho ổ cứng. VCACHE chính là một sự thay thế cho “bộ đệm mềm” của DOS và các version Windows trước đó (thường được gọi là SmartDrive). VCACHE có khả năng thay đổi rất nhanh dung lượng bộ nhớ mà nó sử dụng, điều mà các trình quản lý bộ đệm trong DOS không thể làm được. Khi đĩa cứng hoạt động liên tục (chép file hoặc đọc file lớn) trong khi đó việc truy cập bộ nhớ lại thấp thì nó sẽ tự động điều chỉnh kích thước bộ đệm (tăng lên) cho phù hợp để RAM có thể chia sẻ bớt một phần công việc của đĩa cứng. Nguợc lại, khi ổ cứng ít hoạt động (ít truy xuất dữ liệu) nhưng RAM lại liên tục có lệnh truy xuất (khi chạy các ứng dụng tính toán cao cấp) thì nó sẽ tự động điều chỉnh kích thước bộ đệm ( giảm xuống) để có được dung lượng RAM tối đa cho các ứng dụng tính toán. VCACHE hoàn toàn có khả năng tạo ra những file cache (còn gọi là swap file) ngay trên ổ cứng mạng (98,Me). Nó sử dụng quá trình “đọc trước – ghi từ cache xuống” (read-ahead and write-behind caching). VCACHE là một ví dụ điển hình của “bộ đệm mềm” (software disk cache). Đọc trước (read-ahead) : Là một phương pháp xem xét thử phần dữ liệu nào sẽ được ứng dụng yêu cầu truy xuất kế tiếp rồi đọc nó vào bộ nhớ, nó luôn luôn được kích hoạt khi máy vi tính đang trong trạng thái nghỉ ngơi (Standby) hoặc ít hoạt động (Idle). Kết quả của phương pháp này là giảm được nhiều chuyển động của đầu đọc và đĩa cứng hoạt động êm hơn (không đọc nhiều nên không gây tiếng ồn). Ghi từ cache xúông (write-behind caching): Cũng cho kết quả tuơng tự nhưng nó còn bao gồm luôn công việc giữ phần dữ liệu trong cache để chúng đuợc ghi xuống đĩa cứng hoàn toàn cho đến khi máy vi tính nghỉ ngơi (shutdown). Một vấn đề với phương pháp này là “nếu như máy tính mất điện đột ngột thì những phần dữ liệu chưa được ghi từ cache xuống ổ cứng sẽ mất trắng không tìm lại được vì cache là một dạng bộ nhớ cần nguồn nuôi”. B.Tổ chức dữ liệu cơ bản của đĩa cứng : Ở đây chúng tôi xin được khẳng định rõ quan điểm của mình là “tổ chức dữ liệu cơ bản (hay còn được gọi là tổ chức dữ liệu cấp thấp)” của đĩa cứng để phân biệt rõ ràng với “tổ chức dữ liệu cấp cao” của ổ cứng do những hệ thống file (file system) của những OS được cài đặt trên ổ cứng tổ chức mà trong một số tài liệu đã nói chung chung là “tổ chức dữ liệu ổ cứng”. Tổ chức dữ liệu cơ bản của đĩa cứng là cách sắp xếp những phần tử/đơn vị lưu trữ dữ liệu ở mức thấp nhất mà nhà sản xuất đã quy định đồng thời các giá trị đo lường của ổ cứng cũng được tuân thủ theo nguyên tắc riêng. Các đơn vị đo lường của ổ cứng được tính theo nguyên tắc sau : Bit là đơn vị lưu trữ dữ liệu nhỏ nhất và chỉ có thể lưu trữ một trong hai giá trị 1 hoặc 0. 1 byte = 8 bit; 1 Kbyte = 1024 byte; 1 Mbyte = 1.000.000 byte; 1 Gbyte = 1000 Mbyte = 1.000.000.000 byte; 1 Tbyte = 1000 Gbyte=1.000.000 Mbyte=1.000.000.000 byte; Cách thức tổ chức dữ liệu cấp thấp của ổ cứng: Như đã trình bày ở những phần trên 1 byte thì gồm nhiều bit và một sector thì bao gồm nhiều byte, một track thì bao gồm nhiều sector và một cylinder thì bao gồm nhiều track đồng trục và bằng nhau. Ngoài ra chúng tôi cũng có nhắc đến vấn đề “tổ chức dữ liệu kiểu liên tục” ở phần trên, thật ra các đơn vị lưu trữ dữ liệu trên ổ cứng (tính từ đơn vị lưu trữ dữ liệu nhỏ nhất) chính là một chuỗi dài các đơn vị bit từ chỗ đầu đọc bắt đầu đọc và ghi cho đến điểm cuối cùng mà đầu đọc có thể đọc/ghi được. Cả một chuỗi dữ liệu bao gồm các giá trị 1 và 0 (tính theo đơn vị lưu trữ bit) này chính là cách tổ chức đơn giản nhất hay nói cho có tính khoa học là tổ chức dữ liệu cấp thấp của ổ cứng. Để vấn đề trở nên mạch lạc và dễ hiểu hơn chúng tôi xin được minh hoạ đĩa cứng với “cái thước dây của thợ may”. Bây giờ bạn đã bắt đầu liên tưởng được rồi, thay vì trên thước dây có đơn vị nhỏ nhất là 1mm thì bạn hãy cho nó là 1 bit. Bây giờ bạn hãy lấy một khúc gỗ tròn để đại diện cho trục ổ cứng rồi từ từ quấn cái thước dây này quanh trục cho đến khi hết. Lúc này bạn sẽ thấy một sợi dây dài đã quấn thành nhiều vòng quanh trục, vòng tròn lớn nhất nằm ở ngoài cùng và nhỏ nhất là nằm ở trong cùng. Bạn sẽ gọi từng vòng là track, gọi từng cung của những vòng này là sector và đếm số mm trên từng vòng một bạn sẽ biết được vòng nào dài bao nhiêu mm từ đó biết được số bit trên mỗi vòng và nhận ra là các vòng ở ngoài càng lớn thì độ dài (dung lượng) càng cao hơn các vòng ở trong. Và như chúng tôi đã nói là bạn phải liên tưởng , qua ví dụ thực tế về cái thước dây chắc bạn cũng hiểu được tỗ chức dữ liệu cấp thấp trên ổ cứng là như thế rồi ! Tổ chức luận lý của PC: Hệ điều hành luôn luôn phải làm một công việc quan trọng đó chính là tổ chức và tìm kiếm dữ liệu trên đĩa cứng. Đối việc việc tổ chức và tìm kiếm trên đĩa từ thì độ tương tác giữa hệ điều hành và đĩa cứng lại càng phải thật mật thiết ! Khác với việc đọc đĩa CD (chỉ cho phép đọc) , hệ điều hành chẳng phải quan tâm gì đến việc xem lại tổ chức dữ liệu của CD bị thay đổi hay không. Để tăng tốc và tính hiệu quả cho việc truy xuất những byte dữ liệu đặc thù trên đĩa từ, hệ điều hành phải xây dựng cấu trúc thư mục và những chỉ mục diễn giải những gì mà nó chiếm dụng, những phần free và những phần không nên được sử dụng nhằm tránh lỗi vật lý cho đĩa từ. Kiểu thông tin của ổ đĩa thì được gọi là “định dạng luận lý” (ở đây tôi sử dụng từ “ổ đĩa” để minh họa sự khác biệt giữa “nguyên cái ổ cứng” và 1 partition trên ổ cứng đó nhằm tránh lầm lẫn giữa 2 khái niệm rất dễ lẫn lộn) Để lấy vị trí một vùng nào đó trên đĩa cứng, bộ điều khiển ổ cứng sẽ sử dụng các đầu đọc ở những mặt đĩa khác nhau , vị trí track, và vị trí sector như thế PC cũng phải chỉ định vị trí của “ổ đĩa” theo cách tương tự. Tuy nhiện đó cũng chính là một điều rất bất tiện cho hệ điều hành giao tiếp với đĩa cứng bằng ngôn ngữ mà bộ điều khiển có thể hiểu được. Ví dụ đơn giản đó là số sector, số track và số mặt từ của mỗi đĩa cứng đề khác nhau (khác loại) Chính vì lẽ đó mà hệ điều hành phải xác định dữ liệu dựa trên một dãy số liên tục có hệ thống cho phép nó có thể lưu trữ thông tin các phần của ổ cứng. Để giảm tải cho đầu đọc hệ điều hành phải giám sát ổ cứng ở cấp độ sector, lớp cao nhất mà hệ điều hành phải làm việc khi cần chính là một chuỗi nhiều sector gọi là clusters. Số lượng sector trong một cluster phục thuộc vào dung lượng của ổ cứng và được xác định khi ổ đĩa được định dạng. Hệ điều hành tổ chức thành “ổ đĩa luận lý” thành 2 vùng chính: vùng hệ thống và vùng dữ liệu. Vùng hệ thống bao gồm các sector để boot (boot sector), bảng hệ thống thông tin file (FAT) và thư mục gốc. Vùng dữ liệu thì dùng để chứa file và folder. Boot-sector: Nơi lưu trữ boot record. Nó chính là sector vật lý đầu tiên trên đĩa mềm (sector 0) hoặc sector khởi đầu của một ổ đĩa luận lý (một phân vùng trên đĩa cứng đã được định dạng). Boot sector xác định cấu trúc của ổ đĩa (sector size , cluster size…). Nếu là ổ đĩa boot được , nó sẽ cũng chứa theo chương trình khởi động hệ điều hành. C./ Disk controller , phương pháp truy xuất dữ liệu và chuẩn giao tiếp đĩa cứng: Bộ điều khiển ổ cứng (disk-controller) : Nắm giữ toàn quyền điều khiển ổ cứng. Nó cho phép CPU và ổ cứng có thể làm việc tốt với nhau. Có rất nhiều chuẩn giao tiếp đã ra đời và phát triển để xác định nguyên tắc làm việc giữa ổ cứng và CPU. Những chuẩn dưới đây đại diện cho những chuẩn thông dụng nhất thường được sử dụng giữa bộ điều khiển và ổ cứng: -ST-506/412 : tiêu chuẩn giao tiếp được phát triển bởi hãng Seagate và được sử dụng vào thời kì những máy IBM sơ khai. Chuẩn này ngày nay đã hoàn toàn được thay thế bởi các chuẩn nhanh hơn như IDE,EIDE và SCSI -Enhanced Small Device Interface (ESDI): Giao diện bộ điều khiển ổ cứng phải cần một thiết bị trợ giúp riêng biệt. Là một chuẩn thay thế cho ST-506/412 tuy nhiên nó cũng đã lỗi thời và đã bị các đàn em IDE,EIDE và SCSI thay thế. -Small Computer System Interface (SCSI): Vẫn thường được gọi vui là “skuzzy” (từ chữ SCSI mà ra). Là một loại chuẩn giao tiếp thường được dùng để kết nối PC đến thiết bị khác như là ổ cứng, máy in, scanner và CD-ROM. Hầu hết các card SCSI đều không cần phải biết về kiểu thiết bị mà nó liên kết mà chỉ cần biết duy nhất một điều “thiết bị đó làm việc được với SCSI”. Ta có thể kết nối lên đến 7 thiết bị SCSI chung với nhau và rồi kết nối chúng đế một cổng (port) SCSI trên máy vi tính, cứ như là một cấu hình thường được gọi là “dây chuyền bậc nhất” (daisy chain). -Intergrated Drive Electronics (IDE): Giao diện bộ điều khiển ổ cứng kết hợp với bộ điều khiển điện tử trên board của ổ cứng. Giao tiếp EIDE là một phát triển gần nhất của IDE. IDE kết hợp chặt chẽ những hoạt động trước kia thuộc quyền của của card điều khiển riêng bây giờ đã được tích hợp trực tiếp vào bên trong ổ cứng (nằm trên board). Kết quả là một ổ cứng IDE có thể sử dụng bộ kết nối IDE trên bo mạch chủ mà không cần đến bus slot. Máy vi tính chỉ cần IDE card khi và chỉ khi trên bo mạch chủ không được tích hợp bộ kết nối IDE. Card IDE cung cấp một kết nối vật lý thông qua một bus slot và có thể cung cấp thêm các chức năng điều khiển. Một ổ cứng IDE chỉ có thể chứa được cao nhất là 528 MB dữ liệu. Với chuẩn giao tiếp mới hơn, Enhanced IDE (EIDE), ổ cứng có thể chứa đến 8.4 GB. Những ổ cứng IDE có dung lượng vượt quá 504MB đôi lúc phải cần đến những phần mềm chuyên biệt như là Ontrack’s Disk Manager hoặc là Micro House’s EZ-Drive, bởi vì có rất nhiều máy vi tính không có BIOS hoặc controller hỗ trợ những ổ cứng IDE dung lượng lớn. -Extended Intergrated Drive Electronics (EIDE): Chuẩn này còn được gọi là “Enhance IDE”, là một chuẩn giao tiếp gíup cho bộ điều khiển ổ cứng có thể kết nối khá nhiều thiết bị lưu trữ ( ổ cứng dung lượng lớn, CD-ROM và băng từ) với máy tính. EIDE là một bước phát triển của chuẩn IDE. Trong các chuẩn trên thì chỉ có ST-506/412 và ESDI là rất khó chịu với ổ cứng và phải cần bộ điều khiển riêng biệt. Những chuẩn trên không chỉ đơn thuần khác biệt ở chỗ dung lượng mà nó có thể truy xuất được mà còn là tốc độ của chúng. Ví dụ ST-506/412 có thể truyền đi khoảng 5-7.5 megabit/giây trong khi đó EIDE có thể truyền đi đến 16.6 megabit/giây. Ổ cứng SCSI là ổ cứng có tốc độ nhanh nhất trong các chuẩn ổ cứng bởi vì bộ điều khiển SCSI (hoặc host adapter) có CPU riêng để quản lý việc truyền nhận dữ liệu và công việc của các thiết bị liên quan mà không cần sự giúp đỡ của CPU chính của hệ thống. Hệ thống của bạn sẽ chạy nhanh hơn rất nhiều do CPU chính không cần phải quan tâm đến việc truyền tải mà dành sức cho các công việc khác (đây lý do chính khíên cho các thiết bị chuẩn SCSI luôn luôn mắc tiền hơn các chuẩn khác) Thêm nữa là ổ cứng SCSI không cần phần bảo vệ và không mắc phải lỗi dịch sector (điều cho đến bây giờ vẫn mắc phải trên ổ cứng EIDE) Ổ mềm sử dụng giao tiếp điều khiển rất chậm từ lúc mà chúng xuất hiện cho đến giờ. Ổ mềm chỉ có thể truyển nhận đựơc cao nhất là 500 kbit/giây nhưng thông thường là 350kbit/giây. Ổ CD-ROM có thể sử dụng chuẩn EIDE,SCSI và một số chuẩn khác. Những card adapter (tiếp hợp - điều phối) dành cho nhiều ổ CD-ROM sử dụng một tập hợp chuẩn SCSI sao cho chỉ thuộc một thiết bị duy nhất. Đâu là chỗ khác biệt giữa SCSI và EIDE ? Ngoài một điểm khác biệt khá rõ đã được trình bày ở phần trên còn điểm sau: -SCSI thể hiện sức mạnh qua việc cho phép một loạt thiết bị có thể khai thác một đường bus trong cùng một thời điểm và không cần sử dụng bus nếu thiết bị không yêu cầu. Đây là một điểm rất lợi thế của SCSI ! Trái lại so với SCSI thì EIDE chia thành 2 kênh bao gồm Primary và Secondary và hai kênh này sử dụng hai đường bus khác nhau. Tuy nhiên trong mỗi kênh EIDE lại chia thành 2 cấp Master và Slaver cho 2 thiết bị được gắn cùng một cáp trên một kênh. Vì cả 2 thiết bị chỉ được phép sử dụng 1 đường bus mà EIDE lại không có khả năng cho phép nhiều thiết bị cùng sử dụng 1 đường bus trong cùng một lúc nên các thiết bị này sẽ tuần tự lần lượt được cấp phép sử dụng bus. Đây là một điểm rất hạn chế của EIDE đặc biệt nếu bạn gắn ổ cứng chung với CD-ROM trên cùng 1 kênh thì tốc độ sẽ giảm đi rất nhiều lý do như sau : ổ CD-ROM có tốc độ rất chậm như vậy thời gian mà CD_ROM sử dụng đường bus sẽ rất lâu từ đó việc cấp quyền sử dụng cho ổ cứng sẽ bị hạn chế dẫn đến tốc độ của máy châm hẳn đi. Đây cũng là lý do giải thích việc người ta vẫn khuyên bạn nên gắn ổ cứng của mình và kênh Primary ổ CD-ROM vào kênh Secondary và nếu có từ 2 cổ cứng trở lên thì tốt nhất là nên gắn các ổ cứng có tốc độ tương đương với nhau trên cùng 1 kênh. Ngoài ra chuẩn SCSI còn có nhiều kiểu khác nhau: loại 8bit thì cần cáp 50 sợi, loại 16 bit thì cần cáp 68 sợi (SCSI mở rộng). Nhịp (clock) có thể là 5 MHz (SCSI 1) , 10MHz (FAST SCSI) , 20 MHz (Fast20 – ultra SCSI) , 40 MHz (Ultra 2-SCSI) hoặc 80Mhz (Ultra 3-SCSI). Sau đây là bảng thống kê khả năng truyền dẫn dữ liệu của chuẩn SCSI: ---SCSI Bus Clock----|----8 bit 50 sợi-------|-----16 bit 68 sợi-(mở rộng)— 5 MHz (SCSI 1) 5 Mgbyte/s Không hỗ trợ 10MHz (Fast SCSI) 10 Mgbyte/s 20 Mgbyte/s 20MHz(Ultra SCSI) 20 Mgbyte/s 40 Mgbtye/s 40Mhz (ultra2 SCSI) 40 Mgbyte/s 80 Mgbyte/s 80MHz(ultrả SCSI) 80 Mgbyte/s 160 Mgbyte/s Trong bộ tutorial này tôi sẽ đề cập vắn tắt các công nghệ Ultra DMA/ATA/ATAPI/PIO đồng thời so sánh hiệu năng giữa chúng chứ không phân tích sâu. Riêng với chuẩn giao tiếp Serial ATA , tôi sẽ đi sâu hơn vào các khía cạnh kỹ thuật vì chuẩn Serial ATA được đánh giá là “chuẩn của tương lai”. Bản thân ATA/Ultra DMA/PIO không được gọi là “chuẩn” mà là công nghệ giao diện truy xuất dữ liệu. Khi ổ cứng được làm bởi các công nghệ này (tuỳ theo từng thế hệ) thì khả năng truy xuất của chúng sẽ khác nhau (tương tự như chuẩn SCSI cũng chia thành nhiều loại). Công nghệ ATA chính là tiền thân của công nghệ Ultra ATA / Ultra DMA ngày nay. ATA ra đời từ lúc chuẩn IDE bắt đầu lộ diện chinh phục thị trường sản phẩm lưu trữ. ATA là từ viết tắt của Address Transfer Area - Định vị vùng truyền dẫn và Ultra DMA – Ultra Direct Memory Access – Định hướng truy xuất bộ nhớ cao cấp. ATA chậm hơn rất nhiều so với Ultra ATA. Ultra ATA được phát triển dựa trên nền tảng công nghệ Ultra DMA/33 ra đời bởi sự nỗ lực kết hợp thiết kế giữa Intel , Quantum , Seagate nhằm cung cấp một thế hệ giao tiếp mới cho các hệ thống máy tính để bàn (desktop PCs). Direct Memory Access (DMA): Cho phép định hướng truyền nhận dữ liệu trực tiếp đến bộ nhớ hệ thống mà không cần thông qua CPU hệ thống. DMA gia tăng tốc độ truyền tải bằng cách sử dụng bộ điều khiển DMA để quản lý dữ liệu truyền nhận nhanh hơn nhiều so với việc điều khiển thông qua CPU. Hệ điều hành cần phải cài đặt các driver tương thích DMA trước khi sử dụng chức năng DMA. Bus Mastering DMA: Cho phép card giao diện ,hoặc bộ điều khiển ổ cứng, quản lý sự truyền nhận dữ liệu từ ổ cứng trực tiếp đến bộ nhớ chính của hệ thống. Những nhà sản xuất bo mạch chủ cung cấp các driver của bus mastering hỗ trợ điều khiển DMA bởi các card giao diện (bộ điêu khiển) tương thích với bus mastering. Ultra DMA (UDMA): Là phiên bản cuối cùng của giao thức ATA Bus Mastering DMA. Nó nâng tốc độ truyền tải của ATA bus từ 16.6 Mgbyte/s lên 33 Mgbyte/s. Công nghệ ATA/ATAPI 4 có khả năng kiểm tra lỗi nhằm đảm bảo tính toàn vẹn cho dữ liệu ở tốc độ cao. Cần phải lưu ý là chuẩn giao thức SCSI Ultra 2 cũng sử dụng một giao thức bus Mastering DMA mới cho nên đôi khi người ta cũng quy nó vào là Ultra DMA. Điểm khác biệt giữa Ultra DMA/ATA và ATA không hẳn chỉ ở tốc độ và việc Ultra DMA phải có driver tương thích mà còn thể hiện ở sợi cáp của 2 loại này cũng khác nhau. Về mặt kích thước và hình dáng thì cáp ATA và Ultra ATA giống y hệt như nhau (tuy nhiên cũng có một số mainboard - nhất là các thế hệ sau này - thường làm đầu connector của cáp Ultra ATA là màu xanh da trời) nhưng về cấu trúc lại rất khác nhau. Từ ATA cho đến Ultra ATA 2 sử dụng cáp 40 sợi , mỗi sợi có 1 lõi và nối với 1 pin; cáp Ultra DMA cũng có 40 sợi (vì tương thích chuẩn EIDE/IDE) nhưng khác ở chỗ mỗi sợi lại có đến 2 lõi và được bện chặt vào nhau nối vào 1 pin. Nếu cáp ATA->Ultra ATA 2 gồm 40 lõi và mỗi lõi có nhiệm vụ truyền dẫn dữ liệu riêng thì với cable Ultra DMA có đến 80 lõi trong đó 40 lõi làm chức năng truyền dữ liệu 40 lõi còn lại nằm tuần tự giữa các lõi truyền dữ liệu làm nhiệm vụ “dây đất” và tránh lỗi toàn vẹn dữ liệu do tín hiệu nhiễu gây ra khi tần số quá cao. Trong quá trình truyền nhận không phải lúc nào ổ cứng cũng đạt được hết công suất truyền nhận vì những tín hiệu nhiễu luôn là trở ngại rất lớn ảnh hưởng đến quá trình truyền dữ liệu trên cáp chuẩn. Những điểm sau đây khiến ổ cứng không thể phát huy hết sức mạnh của nó: -Cáp quá cũ , là dạng cáp chất lượng kém hoặc tháo ráp quá nhìêu dẫn đến cáp bị rách ngầm. -Công suất của máy quá thừa (công suất của nguồn) sẽ tạo ra từ trường gây nhiễu tín hiệu. Những hệ thống có quá nhiều ổ cứng gắn chồng lên nhau, có từ 2 nguồn cấp điện trở lên hoặc là điện trường từ màn hình CRT. -Hệ thống bị over-clock vượt quá mức độ cho phép của nhà sản xuất gây ra lỗi truyền nhận dữ liệu. Sau đây là bảng thống kê tốc độ của một số công nghệ gần đây: --tốc độ truyền tải lý thuyết của IDE bus (ATA)----------------------- DMA 0 16bit đơn (single word) 2.1 Mgbyte/s PIO Mode 0 3.3 Mgbye/s DMA 1 (SWord) – DMA 0 (MWord) 4.2 MgByte/s PIO mode 1 5.2Mgbyte/s PIO mode 2, Sword DMA 2 8.3 MgByte/s --tốc độ truyền tải lý thuyết của EIDE bus (ATA 2)----------------------- PIO mode 3 11.1 Mgbyte/s MWord DMA 1 13.3Mgbyte/s PIO Mode 4, MWord DMA 2 16.6mgbyte/s --tốc độ truyền tải lý thuyết của Ultra ATA (Ultra DMA)-------------------- --- MWord DMA 3/ Ultra ATA 33 33mgbyte/s Ultra DMA 3 44Mbbyte/s Ultra DMA 4 / Ultra ATA 66 66Mgbyte/s Ultra DMA 5 / Ultra ATA 100 100Mgbyte/s Giới thiệu về Serial ATA: Serial ATA là một bước phát triển của giao diện lưu trữ vật lý song song ATA, thay thế cáp chuẩn 40 sợ