Đề tài: Các phương pháp sáng tạo được áp dụng trong quá trình phát triển thiết bị lưu trữ trên máy tính

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA HỆ THỐNG THÔNG TIN CAO HỌC KHÓA 22 ________________ ĐỀ TÀI: CÁC PHƯƠNG PHÁP SÁNG TẠO ĐƯỢC ÁP DỤNG TRONG QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN THIẾT BỊ LƯU TRỮ TRÊN MÁY TÍNH GVHD: GS TSKH HOÀNG VĂN KIẾM HVTH: LÊ MINH TRÍ (MSHV: 12 12 040) TP. HCM, năm 2012 Mục lục TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN........ ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... .... .. ...... ...... .. 1 GIỚI T HIỆU .... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... .... .. ...... ...... ...... ...... ...... .. 4 I. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA THIẾT BỊ LƯU TRỮ: ...... ...... ...... ...... ...... .... .. ...... ...... ...... ...... ...... .. 6 1. Phiếu đục lỗ: .... ... .. ...... ...... ...... ....... ... .. ...... ...... ...... ...... .... .. ...... ...... ...... ...... ..... .. ... .. ...... ...... ...... .. 6 2. Ổ cứng IBM 350: ........ ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... .... .. ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... .. 7 3. Ổ cứng IBM3380 & ST -506: .. .. ... .. ...... ...... ...... ....... ... .. ...... ...... ...... ...... .... .. ...... ...... ...... ...... ..... .. . 8 4. Seagate Barracuda: ...... ...... ...... ...... ...... .... .. ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... .. 9 5. IBM 170 Micro Drive: ...... ...... ...... ...... ...... .... .. ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... 10 6. USB & Fl ash Drive: .. .. ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... .... .. ...... ...... 11 7. Ổ cứng lai: ...... ...... ...... ...... ...... .... .. ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... 12 8. Ổ cứng thể rắn (Solid State Drive hay SDD): .... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... 13 II. GIỚI THIỆU 40 NGUYÊN TẮC SÁNG T ẠO: .... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... 15 1. Nguyên tắc phân nhỏ : ..... .. ...... ...... ...... ...... .... .. ...... ...... ...... ...... ..... .. ... .. ...... ...... ...... ....... ... .. ...... 15 2. Nguyên tắc “tách khỏi” :.. .. ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... .... .. ...... 16 3. Nguyên tắc phẩm chất cục bộ : .. ... .. ...... ...... ...... ...... .... .. ...... ...... ...... ...... ..... .. ... .. ...... ...... ...... ...... 16 4. Nguyên tắc phản đối xứng : ... .. ...... ...... ...... ...... ..... .. ... .. ...... ...... ...... ....... ... .. ...... ...... ...... ...... .... .. 16 5. Nguyên tắc kết hợp : .. .. ... .. ...... ...... ...... ....... ... .. ...... ...... ...... ...... .... .. ...... ...... ...... ...... ..... .. ... .. ...... 16 6. Nguyên tắc vạn năng : .. ... .. ...... ...... ...... ...... .... .. ...... ...... ...... ...... ..... .. ... .. ...... ...... ...... ....... ... .. ...... 16 7. Nguyên tắc “chứa t rong” : .. ... .. ...... ...... ...... ...... .... .. ...... ...... ...... ...... ..... .. ... .. ...... ...... ...... ....... ... .. 16 8. Nguyên tắc phản trọng lượng : .. ... .. ...... ...... ...... ...... .... .. ...... ...... ...... ...... ..... .. ... .. ...... ...... ...... ...... 16 9. Nguyên tắc gây ứng suất sơ bộ: ...... ...... ...... ...... ...... .... .. ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... 17 10. Nguyên t ắc t hực hi ện sơ bộ : .. ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... .... .. ...... ...... ...... ...... 17 11. Nguyên t ắc dự phòng : ... .. ...... ...... ...... ...... ..... .. ... .. ...... ...... ...... ....... ... .. ...... ...... ...... ...... .... .. 17 12. Nguyên t ắc đẳng thế : ...... ...... ...... ...... ...... .... .. ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... 17 13. Nguyên t ắc đảo ngược :.... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... .... .. 17 14. Nguyên t ắc cầu (tròn) hoá : .. .. ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... 17 15. Nguyên t ắc linh động : ... .. ...... ...... ...... ...... ..... .. ... .. ...... ...... ...... ....... ... .. ...... ...... ...... ...... .... .. 18 16. Nguyên t ắc giải “ thiếu” hoặc “ thừa” :.. ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... .... .. ...... ...... 18 17. Nguyên t ắc chuyển sang chiều khác : .. ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... .... .. ...... ...... 18 18. Nguyên t ắc sử dụng các dao động cơ học : ...... ...... ...... ...... ...... .... .. ...... ...... ...... ...... ...... ...... 18 19. Nguyên t ắc t ác động theo chu kỳ : ...... ...... ...... ...... ...... .... .. ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... 18 20. Nguyên t ắc liên tục t ác động có ích : .. .. ... .. ...... ...... ...... ....... ... .. ...... ...... ...... ...... .... .. ...... ...... 19 21. Nguyên t ắc “ vượt nhanh” : ... .. ...... ...... ...... ...... ..... .. ... .. ...... ...... ...... ....... ... .. ...... ...... ...... ...... 19 22. Nguyên t ắc biến hại t hành lợi : ... .. ...... ...... ...... ...... ..... .. ... .. ...... ...... ...... ....... ... .. ...... ...... ...... 19 23. Nguyên t ắc quan hệ phản hồi : ...... ...... ...... ...... ...... .... .. ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... 19 24. Nguyên t ắc sử dụng t rung gian : .. .. ... .. ...... ...... ...... ....... ... .. ...... ...... ...... ...... .... .. ...... ...... ...... 19 25. Nguyên t ắc t ự phục vụ: .. .. ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... .... .. 19 26. Nguyên t ắc s ao chép (copy) : .. ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... .... .. ...... ...... ...... ...... 19 27. Nguyên t ắc “ rẻ” t hay cho “đắt”:.... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... 20 28. Thay thế sơ đồ cơ học: ... .. ...... ...... ...... ...... ..... .. ... .. ...... ...... ...... ....... ... .. ...... ...... ...... ...... .... .. 20 29. Sử dụng các kết cấu khí và lỏng : .. ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... .... .. ...... ...... ...... 20 30. Sử dụng vỏ dẻo và màng mỏng : .. .. ... .. ...... ...... ...... ....... ... .. ...... ...... ...... ...... .... .. ...... ...... ...... 20 31. Sử dụng các vật liệu nhiều lỗ : ...... ...... ...... ...... ...... .... .. ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... 20 32. Nguyên t ắc t hay đổi màu sắc : ...... ...... ...... ...... ...... .... .. ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... 21 33. Nguyên t ắc đồng nhất : .. .. ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... .... .. 21 34. Nguyên t ắc phân hủy hoặc tái sinh các phần : .. ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... .... .. 21 35. Thay đổi các thông số hoá lý của đối tượng: .... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... 21 36. Sử dụng chuyển pha : .. ... .. ...... ...... ...... ...... .... .. ...... ...... ...... ...... ..... .. ... .. ...... ...... ...... ....... ... .. 21 37. Sử dụng sự nở nhiệt : .. ... .. ...... ...... ...... ...... .... .. ...... ...... ...... ...... ..... .. ... .. ...... ...... ...... ....... ... .. 21 38. Sử dụng các chất ôxy hóa mạnh : .. ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... .... .. ...... ...... ...... 22 39. Thay đổi độ t rơ : .. ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... .... .. ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... 22 40. Sử dụng các vật liệu hợp t hành (composit e) : .. .. ... .. ...... ...... ...... ....... ... .. ...... ...... ...... ...... .... .. 22 III. .. ... .. ...... ...... ...... ...... .... .. ...... ...... ...... ...... .....CÁC PHƯƠNG PHÁP SÁNG T ẠO ĐƯỢC SỬ DỤNG: ........ ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... .... .. ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... 22 1. Nguyên tắc phân chia nhỏ: ..... .. ...... ...... ...... ...... .... .. ...... ...... ...... ...... ..... .. ... .. ...... ...... ...... ....... ... .. 22 2. Nguyên tắc chuyển động tròn: ........ ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... .... .. ...... ...... ...... ...... ...... 22 3. Nguyên tắc “rẻ” thay cho “ đắt”: ... .. ...... ...... ...... ...... ..... .. ... .. ...... ...... ...... ....... ... .. ...... ...... ...... ...... 23 4. Nguyên tắc thay thế sơ đồ cơ học: .. ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... .... .. ...... ...... ...... ...... 23 5. Nguyên tắc môi trường khí trơ: ...... ...... ...... ...... ...... .... .. ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... 23 6. Nguyên tắc tự phục vụ: ...... ...... ...... ...... ...... .... .. ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... 23 7. Nguyên tắc tách khỏi: ........ ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... .... .. ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... 23 8. Nguyên tắc sử dụng t rung gian:...... ...... ...... ...... ...... .... .. ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... 24 9. Nguyên tắc thay thế hệ thống cơ học: .. .. ... .. ...... ...... ...... ....... ... .. ...... ...... ...... ...... .... .. ...... ...... ...... 24 10. Nguyên t ắc quan hệ phản hồi: ..... .. ...... ...... ...... ...... .... .. ...... ...... ...... ...... ..... .. ... .. ...... ...... ...... 24 11. Nguyên t ắc kết hợp: .. .. ... .. ...... ...... ...... ....... ... .. ...... ...... ...... ...... .... .. ...... ...... ...... ...... ..... .. ... .. 24 TÀI LIỆU T HAM KHẢO: ........ ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... .... .. ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... 25 GIỚI THIỆU Ngày nay, máy tính chúng t a sử dụng có thể lưu trữ hàng trăm, thậm chí hang ngàn GB dữ liệu. Ngay cả những thiết bị cầm t ay như máy MP3, điện thoại di động cũng có có vài GB bộ nhớ lưu trữ. Một vài thập kỉ trước đây điều này chỉ có thể có trong khoa học viễn tưởng. Ví dụ, không lâu trước đây, vào năm 1980, ổ cứng đầu tiên đạt đến dung lượng lưu trữ Gigabyte ra đời có kích thước bằng chiếc tủ lạnh. Trong phạm vi bài thu hoạch này, em xin trình bày về những nguyên tắc sang tạo được áp dụng trong lịch sử phát triển của thiết bị lưu trữ trên máy tính. Qua đây em cũng xin gửi lời cảm ơn đến Giáo sư, Tiến s ĩ khoa học Hoàng Văn Kiếm đã t ận tình truyền đạt những kiến thức nền t ảng cơ bản cho chúng em trong bộ môn “Phương pháp nghiên cứu khoa học trong tin học”. I. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA THIẾT B Ị LƯU TRỮ: 1. Phiếu đục lỗ: - Hầu hết mọi người nghĩ về phiếu đục lỗ như là một cách ghi lại thời gian đến và rời chỗ làm. Năm 1725, Basile Bouchon, một công nhân ngành dệt dùng phiếu đục lỗ để điều khiển máy dệt. Qua đó máy dệt có thể đọc và và tự vận hành các thiết lập. Đánh dấu lần đầu tiên một máy tự sử dụng một phương cách để đọc mã và thực thi một qui trình. Quang trọng hơn, những phiếu đục lỗ được sử dụng như những thẻ nhớ nguyên thủy. - Năm 1890, một phiếu đục lỗ được sử dụng bởi Herman Hollerith để ghi âm và đọc dữ liệu từ một máy tính. Ông dùng nó để hoàn thành cuộc tổng điều tra năm 1890 trong vòng duy nhất một năm. Trước đó phải mất đến 8 năm để hoàn thành cho năm 1880. - Phiếu đục lỗ được sử dụng phổ biến cho đến giữa thập niên 1970. Phiếu đục lỗ cho chương trình viết bằng Fortran Hình trái: máy đọc, hình phải: máy ghi 2. Ổ cứng IBM 350: - Năm 1956, ổ cứng hiện đại đầu tiên IBM 350 ra đời có dung lượng lưu trữ 4,4 MB với 50 đĩa 25 inch, tốc độ quay 1.200 RPM (vòng trong 1 phút). 3. Ổ cứng IBM3380 & ST-506: - Ổ cứng đầu tiên có dung lượng đạt đến 1GB là IBM3380 ra đời vào năm 1980 (có thể lưu trữ 2.52GB). Nó có kích thước bằng cái tủ lạnh, nặng 250 kg, giá cả được giới thiệu dao động từ $81.000 đến $142.400. Hình trái: Ổ cứng 250 MB ra đời năm 1979. Hình phải: ổ cứng IBM 3380 ra đời năm 1980 - Cũng trong năm 1980, chiếc ổ cứng tiền nhiệm cho máy tính hiện đại ra đời, kích thước nhỏ 5.25”, có dung lượng lưu trữ 5MB 4. Seagate Barracuda : - Năm 1996, Seagate cho ra đời ổ cứng đầu tiên đạt tốc độ 7.200 RPM, trở thành tốc độ chuẩn trong các thiết bị ổ cứng ngày nay. 5. IBM 170 Micro Drive: - Năm 1999, trước khi có bộ nhớ flash, những ổ cứng nhỏ mang t ính cách mạng này đã được sử dụng trong các dòng máy Ipod đầu tiên của Apple. Apple tiếp tục sử dụng nó trong các dòng Ipod classic 6. USB & Flash Drive: - Năm 2000, IBM đã cách mạng hóa cách con người lưu trữ và di chuyển dữ liệu với những thiết bị nhỏ gọn nhưng kinh tế. Sau khi được giới thiệu, nó đã nhanh chóng khai tử đĩa mềm và Z ip, bắt đầu cuộc cách mạng lưu trữ flash. - Kể từ khi ra mắt năm 2000, nó đã tạo nên một sử phổ biến rộng khắp trong các thiết bị di động, máy ảnh số. Những thiết bị này không còn bị giới hạn bởi kích thước vật lý nữa. 7. Ổ cứng lai: - Ổ cứng lai (hybrid hard disk drive) là các ổ đĩa cứng thông thường được gắn thêm các phần bộ nhớ flash trên bo mạch của ổ đĩa cứng. Cụm bộ nhớ này hoạt động khác với cơ chế làm việc của bộ nhớ đệm (cache) của ổ đĩa cứng: Dữ liệu chứa trên chúng không bị mất đi khi mất điện. Trong quá trình làm việc của ổ cứng lai, vai trò của phần bộ nhớ flash như sau:  Lưu trữ trung gian dữ liệu trước khi ghi vào đĩa cứng, chỉ khi máy tính đã đưa các dữ liệu đến một mức nhất định (tuỳ từng loại ổ cứng lai) thì ổ đĩa cứng mới tiến hành ghi dữ liệu vào các đĩa từ, điều này giúp sự vận hành của ổ đĩa cứng tối hiệu quả và tiết kiệm điện năng hơn nhờ việc không phải thường xuy ên hoạt động.  Giúp tăng tốc độ giao tiếp với máy tính: Việc đọc dữ liệu từ bộ nhớ flash nhanh hơn so với việc đọc dữ liệu tại các đĩa từ.  Giúp hệ điều hành khởi động nhanh hơn nhờ việc lưu các tập tin khởi động của hệ thống lên vùng bộ nhớ flash. 8. Ổ cứng thể rắn (Solid State Drive hay SDD): - Năm 2008, SDD ra đời. Đây thực chất không phải là công nghệ mới mẻ gì. Về cơ bản, SSD đã xuất hiện từ thời kì sơ khai của máy tính, tồn tại ở rất nhiều dạng khác nhau mà điển hình là RAM máy tính. Nhưng vì giá thành cho mỗi GB dung lượng quá cao, và tốc độ đọc ghi dữ liệu trên đĩa cứng vẫn chưa bị giới hạn bởi tốc độ động cơ nên nó không được quan tâm tới việc thay thế cho ổ cứng cơ học thông thường. - Mãi đến những năm 90, các loại chip nhớ Flash mới xuất hiện với sản phẩm đầu tiên là ổ đĩa USB thông dụng ngày nay. Nhưng vào thời kỳ đó, giá thành sản xuất chip nhớ Flash vẫn còn quá đắt so với dung lượng mà nó mang lại. Bởi thế mà công nghệ này vẫn chưa thể sử dụng thay thế cho ổ cứng truyền thống. - Trong những năm đầu của thế kỉ 21, giá của bộ nhớ Flash liên tục giảm mạnh. Cùng với sự giới hạn về tốc độ quay của các ổ đĩa đời cũ, việc này đã thúc đẩy các nhà sản xuất nghĩ đến việc làm ra một ch iếc ổ cứng sử dụng các chip nhớ Flash với mục đích chính là phá bỏ giới hạn về tốc độ đọc ghi của ổ cứng truyền thống. Và sau nhiều năm phát triển, ổ cứng thể rắn đã bắt đầu được phổ biến trong các máy tính cá nhân thông thường, ở mức giá chấp nhận được. So sánh SSD với HDD truyền thống: - Thời gian khởi động ổ đĩa: Ổ đĩa cơ truy ền thống sử dụng các động cơ cơ học để quay các đĩa từ. Vì thế, khi có lệnh khởi động, ổ đĩa cơ sẽ phải mất từ 1 - 3 giây để khởi động động cơ này. Khi khởi động, bạn sẽ nghe tiếng lạch cạch nhỏ phát ra từ ổ đĩa. Trong khi đó, ổ đĩa t hể rắn hoàn toàn sử dụng các chip nhớ, không có thành phần chuyển động nên sẽ không có khoảng thời gian khởi động ổ đĩa. Chỉ cần cấp điện là bạn lập tức có thể truy cập dữ liệu trên các chip nhớ. - Thời gian truy cập dữ liệu và độ trễ: Ổ SSD có tốc độ đọc ghi nhanh hơn từ 80 -100 lần so với HDD thông thường (trên lý thuyết), bởi đơn giản ổ SSD không bị giới hạn cơ chế quay đĩa và nhặt dữ liệu bằng cơ khí như ổ HDD. Vì thế, SSD có thể truy cập đến bất cứ vị trí nào trên ổ mà không có độ trễ. Ổ cứng truyền thống sẽ phải mất một chút thời gian để đầu đọc di chuyển để nhặt dữ liệu trên mặt đĩa. - Độ ồn: Các ổ cứng thể rắn hoàn toàn im lặng do không hề có chuyển động nào bên trong. - Độ tin cậy: Các lỗi gây hỏng đĩa cứng ở HDD chủ yếu do các đĩa từ quay với tốc độ quá cao nên khi có tác động bên ngoài, như rung động máy tính, đầu đọc sẽ va chạm với mặt đĩa gây ra 1 vết xước trên bề mặt, từ đó s inh ra 1 bad sector. Cũng vì SSD không có chuyển động, nên vấn đề mất dữ liệu khi ổ đĩa bị rung động là không có, nhưng đổi lại chip nhớ Flash lại có nhược điểm cố hữu riêng. Giống như 1 chiếc USB, nếu để ý kĩ vào thông số kĩ thuật khi mua, bạn sẽ thấy có một mục là số lần ghi dữ liệu. Mỗi chip nhớ Flash có số lần ghi dữ liệu xác định gọi là Write cycles (tạm dịch là chu kỳ ghi). Mỗi khi dữ liệu được chép vào và xóa đi khỏi chip nhớ là bạn đã mất 1 chu kì. Số chu kỳ ghi này trên mỗi chip nhớ là xác định nên bạn cũng có thể coi thông số này chính là tuổi thọ của ổ cứng thể rắn (các ổ SSD ngày nay thường có số chu kỳ ghi đủ để đảm bảo dữ liệu của bạn không bị hư hại gì trong vòng 5 năm). Sau khi sử dụng hết chu kì ghi dữ liệu của mình, dữ liệu nằm trên Chip nhớ này sẽ chuyển sang dạng Read - only (chỉ đọc) giống như với đĩa CD thông thường, nghĩa là bạn sẽ không thể thay đổi dữ liệu trên Chip nhớ này chứ dữ liệu không mất đi hay hỏng giống như ổ HDD gặp Bad sector. Khi đó, máy tính sẽ t iến hành sao chép phần dữ liệu này sang các chip nhớ khác còn hoạt động tốt và vô hiệu hóa chip nhớ đã “hết hạn” và bạn lại có thể sử dụng dữ liệu bình thường, nhưng dung lượng ổ cứng của bạn sẽ bị giảm đi. Vì thế, độ tin cậy của SSD rõ ràng cao hơn hẳn HDD truyền thống. - Điện năng tiêu thụ: SSD tiêu thụ điện ít hơn ổ HDD từ 30 - 60 % năng lượng, tiết kiệm từ 6 – 10 Watts cho bạn. II. GIỚI THIỆU 40 NGUYÊN TẮC SÁNG TẠO: 1. Nguyên tắc phân nhỏ : - Chia đối tượng thành các phần độc lập. - Làm đối tượng trở nên tháo lắp được. - Tăng mức độ phân nhỏ đối tượng. 2. Nguyên tắc “tách khỏi” : - Tách phần gây “phiền phức hay ngược lại t ách phần duy nhất “cần thiết” ra khỏi đối tượng. 3. Nguyên tắc phẩm chất cục bộ : - Chuyển đối tượng (hay môi trường bên ngoài, t ác động bên ngoài) có cấu trúc đồng nhất thành không đồng nhất. - Các phần khác nhau của đối tượng phải có các chức năng khác nhau. - Mỗi phần của đối tượng phải ở trong những điều kiện thích hợp nhất đối với công việc. 4. Nguyên tắc phản đối xứng : - Chuyển đối tượng có hình dạng đối xứng thàng không đối xứng (nói chung giảm bậc đối xứng). 5. Nguyên tắc kết hợp : - Kết hợp các đối tượng đồng nhất hoặc các đối tượng dùng cho các hoạt động kế cận. - Kết hợp về mặt thời gian các hoạt động đồng nhất hoặc kế cận. 6. Nguyên tắc vạn năng : - Đối tượng thực hiện một số chức năng khác nhau, do đó không cần sự tham gia của các đối tượng khác. 7. Nguyên tắc “chứa trong” : - Môt đối tượng được đặt bên trong đối tượng khác và bản thân nó lại chứa đối tượng thứ ba… - Một đối tượng chuyển động xuyên suốt bên trong đối tượng khác. 8. Nguyên tắc phản trọng lượng : - Bù trừ trọng lượng của đối tượng bằng cách gắn nó với các đối tượng khác, có lực nâng. - Bù trừ trọng lượng của đối tượng bằng cách tương t ác với môi trường như sử dụng các lực t hủy động, khí động … 9. Nguyên tắc gây ứng suất sơ bộ: - Gây ứng suất trước đối với đối tượng để chống lại ứng suất không cho phép hoặc không mong muốn khi đối tượng làm việc (hoặc gây ứng súât trước để khi làm việc sẽ dùng ứng súât ngược lại). 10. Nguyên tắc thực hiện sơ bộ : - Thực hiên trước sự thay đổi cần có, hoàn t oàn hoặc từng phần, đối với đối tượng. - Cần sắp xếp đối tượng trước, sao cho chúng có thể hoạt động từ vị trí thuận lợi nhất, không mất thời gian dịch chuy ển. 11. Nguyên tắc dự phòng : - Bù đắp độ tin cậy không lớn của đối tượng bằng cách chuẩn bị trước các phương tiện báo động, ứng cứu, an toàn. 12. Nguyên tắc đẳng thế : - Thay đổi điều kiện làm việc để không phải nâng lên hay hạ xuống các đối tượng. 13. Nguyên tắc đảo ngược : - Thay vì hành động như y êu cầu bài toán, hành động ngược lại (ví dụ : không làm nóng mà làm lạnh đối tượng). - Làm phần chuy ển động của đối tượng (hay môi trường bên ngoài) thành đứng yên và ngược lại phần đứng yên thành chuyển động. 14. Nguyên tắc cầu (tròn) hoá : - Chuyển những phần thẳng của đối tượng thành cong, mặt phẳng thành mặt cầu, kết cấu hình hộp thành kết cấu hình cầu. - Sử dụng các con lăn, viên bi, vòng xoắn. - Chuyển sang chuyển động quay, sử dụng lực ly t âm. 15. Nguyên tắc linh động : - Cần thay đổi các đặc trưng của đối tượng hay môi trường bên ngoài sao cho chúng tối ưu trong từng giai đoạn làm việc. - Phân chia đối tượng thành từng phần, có khả năng dịch chuyển với nhau. 16. Nguyên tắc giải “thiếu” hoặc “thừa” : - Nếu như khó nhận được 100% hiệu quả cần thiết, nên nhận ít hơn hoặc nhiều hơn “một chút”. Lúc đó bài toán có thể trở nên đơn giản hơn và dễ giải hơn. 17. Nguyên tắc chuyển sang chiều khác : - Những khó khăn do chuyển động (hay sắp xếp) đối tượng theo đường (một chiều) sẽ được khắc phục nếu cho đối tượng khả năng di chuyển trên mặt phẳng (hai chiều), tương tự những bài toán liên quan đến chuyển động (hay sắp xếp) các đối tượng trên mặt phẳng sẽ được đơn giản hóa khi chuyển sang không gian (ba chiều). - Chuyển các đối tượng có kết cấu một tầng thành nhiều t ầng. - Đặt đối tượng nằm nghiêng. - Sử dụng mặt sau của diện tích cho trước. - Sử dụng các luồng ánh sáng tới diện tích bên cạnh hoặc t ới mặt sau của diện tích cho trước. 18. Nguyên tắc sử dụng các dao động cơ học : - Làm đối tượng dao động. - Nếu đã có dao động, t ăng tần số dao động. - Sử dụng tần số cộng hưởng. - Thay vì dùng các bộ rung cơ học. dùng các bộ rung áp điện. - Sử dụng siêu âm kết hợp với trường điện từ. 19. Nguyên tắc tác động theo chu kỳ : - Chuyển tác động liên tục thành tác động theo chu kỳ (xung). - Nếu đã có tác động theo chu ký, hãy thay đổi chu kỳ. - Sử dụng các khoảng thời gian giữa các xung để thực hiên tác động khác. 20. Nguyên tắc liên tục tác động có ích : - Thực hiên công viêc một cách liên tục (t ất cả các phần của đối tượng cần luôn luôn làm việc ở chế độ đủ tải). - Khắc phục vận hành không t ải và trung gian. - Chuyển chuyển động tịnh tiến qua lại thành chuyển động quay. 21. Nguyên tắc “vượt nhanh” : - Vượt qua các giai đoạn có hại hoặc nguy hiểm với vận tốc lớn. - Vượt nhanh để có được hiệu ứng cần thiết. 22. Nguyên tắc biến hại thành lợi : - Sử dụng những tác nhân có hại (ví dụ tác động có hại của môi trường) để thu được hiệu ứng có lợi. - Khắc phục t ác nhân có hại bằng cách kết hợp nó với tác nhân có hại khác. - Tăng cường tác nhân có hại đến mức nó không còn có hại nữa. 23. Nguyên tắc quan hệ phản hồi : - Thiết lập quan hệ phản hồi. - Nếu đã có quan hệ phản hồi, hãy thay đổi nó. 24. Nguyên tắc sử dụng trung gian : - Sử dụng đối tượng trung gian, chuyển tiếp. 25. Nguyên tắc tự phục vụ: - Đối tượng phải tự phục vụ bằng cách t hực hiện các thao tác phụ trợ, sửa chữa. - Sử dụng phế liệu, chất thải, năng lương dư. 26. Nguyên tắc sao chép (copy) : - Thay vì sử dụng những cái không được phép, phức t ạp, đắt tiền, không tiện lợi hoặc dễ vỡ, sử dụng bản sao. - Thay thế đối tượng hay hệ các đối tượng bằng bản sao quang học(ảnh, hình vẽ với các tỷ lệ cần thiết. - Nếu không thể sử dụng bản sao quang học ở vùng biểu kiến (vùng ánh sáng nhìn thấy được bằng mắt thường), chuyển sang sử dụng các bản sao hồng ngoại hoặc tử ngoại. 27. Nguyên tắc “rẻ” thay cho “đắt” : - Thay đối tượng đắt tiền bằng bộ các đối tượng rẻ có chất lượng kém hơn (ví dụ như tuổi thọ). 28. Thay thế sơ đồ cơ học: - Thay thế sơ đồ cơ học bằng điện, quang, nhiệt, âm hoặc mùi vị. - Sử dụng diện trường, từ trừơng và điện từ trường trong tương tác với đối tượng. - Chuyển các trường đứng yên sang chuyển động, các trường cố định sang thay đổi theo thời gian, các trường đồng nhất sang có cấu trúc nhất định. - Sử dụng các trường kết hợp với các hạt sắt từ. 29. Sử dụng các kết cấu khí và lỏng : - Thay cho các phần của đối tượng ở thể rắn, sử dụng các chất khí và lỏng; nạp khí, nạp chất lỏng, đệm không khí, thủy tĩnh, thủy phản lực. 30. Sử dụng vỏ dẻo và màng mỏng : - Sử dụng các vỏ dẻo và mành mỏng thay cho các kết cấu khối. - Cách ly đối tượng với môi trường bên ngoài bằng các vỏ dẻo và màng mỏng. 31. Sử dụng các vật liệu nhiều lỗ : - Làm đối tượng có nhiều lỗ hoặc sử dụng thêm những chi t iết nhiều lỗ (miếng đệm, tấm phủ,…). - Nếu đối tượng đã có nhiều lỗ, sơ bộ tẩm nó bằng chất nào đó. 32. Nguyên tắc thay đổi màu sắc : - Thay đổi màu sắc của đối tượng hay môi trường bên ngoài. - Thay đổi độ trong suốt của đối tượng hay mội trường bên ngoài. - Để có thể quan sát được những đối tượng hoặc những quá trình, sử dụng các chất phụ gia màu, huỳnh quang. - Nếu các chất phụ gia đó đã được sử dụng, dùng các nguyên tử đánh dấu. - Sử dụng các hình vẽ, ký hiệu thích hợp. 33. Nguyên tắc đồng nhất : - Những đối tượng tương tác với đối tượng cho trước, phải được làm từ cùng một vật liệu (hoặc từ vật liệu gần về các t ính chất) với vật liệu chế tậo đối tượng cho trước. 34. Nguyên tắc phân hủy hoặc tái sinh các phần : - Phần đối tượng đã hoàn thành nhiêm vụ hoặc trở nên không cần thiết phải tự phân hủy (hòa tan, bay hơi,…) hoặc phải biến dạng. - Các phần mất mát của đối tượng phải được phục hối trực t iếp trong quá trình làm việc. 35. Thay đổi các thông số hoá lý của đối tượng: - Thay đổi trạng thái đối tượng. - Thay đổi nồng độ hay độ đậm đặc. - Thay đổi dộ dẻo. - Thay đổi nhiệt độ, thể tích. 36. Sử dụng chuyển pha : - Sử dụng các hiện tượng nảy sinh, trong các quá trình chuyển pha như thay đổi thể tích, tỏa hay hấp thu nhiệt lượng … 37. Sử dụng sự nở nhiệt : - Sử dụng sự nở (hay co) nhiệt của các vật liệu. - Nếu đã dùng sự nở nhiệt, sử dụng với vật liệu có các hệ số nở nhiệt khác nhau. 38. Sử dụng các chất ôxy hóa mạnh : - Thay không khí thường bằng không khí giàu ôxy. - Thay không khí giàu ôxy bằng chính ôxy. - Dùng các bức xạ iôn hóa tác động lên không khí hoặc ôxy. - Thay ôxy giàu iôn (hoặc ôxy bị iôn hóa) bằng chính ôxy. 39. Thay đổi độ trơ : - Thay môi trường thông t hường bằng môi trường trung hòa. - Đưa thêm vào đối tượng các phần, các chất, phụ gia trung hòa. - Thực hiện quá trình trong chân không. 40. Sử dụng các vật liệu hợp thành (composite) : - Chuyển từ các vật liệu đồng nhất sang sử dụng những vật liệu hợp thành (composit e), Hay nói chung sử dụng các loại vật liệu mới. III. CÁC PHƯƠNG PHÁP SÁNG TẠO ĐƯỢC SỬ DỤNG: 1. Nguyên tắc phân chia nhỏ: - Ổ cứng được cấu tạo từ nhiều thành phần:  Cụm đĩa: đĩa từ, trục quay, động cơ.  Cụm đầu đọc: đầu đọc, cần di chuyển đầu đọc.  Mạch điện: mạch điều khiển, mạch xử lý dữ liệu, bộ nhớ đệm, đầu cắm nguồn cung cấp điện cho ổ cứng, đầu kết nối giao tiếp với máy tính, các đầu thiết đặt (hay còn gọi là jumper).  Vỏ đĩa cứng. 2. Nguyên tắc chuyển động tròn: - Các lá đĩa có hình tròn và khi hoạt động sẽ quay quanh trục. Trục quay thường chế tạo bằng các vật liệu nhẹ (như hợp kim nhôm) và được chế tạo tuyệt đối chính xác để đảm bảo trọng tâm của chúng không được sai lệch - bởi chỉ một sự sai lệch nhỏ có thể gây lên sự rung lắc của toàn bộ đĩa cứng khi làm việc ở tốc độ cao, dẫn đến quá trình đọc/ghi không chính xác. - Trên một mặt làm việc của đĩa từ chia ra nhiều vòng tròn đồng tâm thành các track. Track có thể được h iểu đơn giản giống các rãnh ghi dữ liệu giống như các đĩa nhựa (ghi âm nhạc trước đây) nhưng sự cách biệt của các rãnh ghi này không có các gờ phân biệt và chúng là các vòng tròn đồng t âm chứ không nối tiếp nhau thành dạng xoắn trôn ốc như đĩa nhựa. 3. Nguyên tắc “rẻ” thay cho “đắt”: - Ổ cứng ngày nay được nghiên cứu sử dụng các vật liệu có giá thành ngày càng rẻ hơn với dung lượng lưu trữ lớn hơn. 4. Nguyên tắc thay thế sơ đồ cơ học: - Ổ cứng lưu trữ dữ liệu thể rắn (SSD) sử dụng các chip nhớ để chứa thông tin thay vì cách đọc ghi từ đĩa từ như ổ cứng truyền thống (HDD). SSD có ưu điểm hơn hẳn HDD ở tốc độ đọc ghi dữ liệu và khả năng chống sốc nên tạo ra hiệu năng sử dụng cao hơn hẳn trên các thiết bị cần xử lý nhanh cũng như thiết bị di động. 5. Nguyên tắc môi trường khí trơ: - Khi các lá đĩa quay với tốc độ cao lên đến 7.200 vòng/phút sẽ có hiện tượng ma sát với không khí sinh ra nhiệt độ rất lớn làm hư ổ cứng. Do đó, môi trường bên trong ổ cứng được hút chân không để triệt tiêu ma sát. 6. Nguyên tắc tự phục vụ: - Phiếu đục lỗ được phát minh nhằm mục đích vận hành các máy dệt tự động. Máy dệt có thể đọc và và tự vận hành các xác lập ban đầu. Đánh dấu lần đầu tiên một máy tự sử dụng một phương cách để đọc mã và thực t hi một qui trình. 7. Nguyên tắc tách khỏi: - Thẻ nhớ flash card ra đời giúp các thiết bị như điện thoại, máy chụp ảnh số t ách rời bộ phận lưu trữ ra khỏi máy. Những thiết bị này không còn bị giới hạn bởi kích thước vật lý giúp chúng ngày càng mỏng, nhẹ. 8. Nguyên tắc sử dụng trung gian: - Các ổ cứng hiện nay có vùng nhớ đệm (hdd cache). Đ ây là vùng nhớ có kích thước nhỏ nhưng tốc độ trung xuất nhanh. Chương trình cần truy xuất dữ liệu trong ổ cứng sẽ tìm dữ liệu trong vùng nhớ đệm trước, nếu không tìm thấy mới thực hiện truy xuất ổ cứng. 9. Nguyên tắc thay thế hệ thống cơ học: - Ổ cứng SSD sử dụng chip được thay thế cho ổ cứng truyền thống là thiết bị cơ với ưu điểm vượt trội: tốc độ khởi động, độ trễ, độ ồn, độ tin cậy, điện năng tiêu thụ. 10. Nguyên tắc quan hệ phản hồi: - S.M.A.R.T (Self-Monitoring, Analysis, and Reporting Technology) là công nghệ tự động giám sát, chẩn đoán và báo cáo các hư hỏng có thể xuất hiện của ổ đĩa cứng để thông qua BIOS, các phần mềm thông báo cho người sử dụng biết trước sự hư hỏng để có các hành động chuẩn bị đối phó (như sao chép dữ liệu dự phòng hoặc có các kế hoạch thay thế ổ đĩa cứng mới). 11. Nguyên tắc kết hợp: - Ổ cứng lai là sự kết hợp giữa ổ cứng truyền thống và ổ cứng flash. TÀI LIỆU THAM KHẢO: [1] Slides bài giảng môn ‘‘PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRONG TIN HỌC’’, tác giả G S.TSKH. Hoàng Kiếm. [2] Giới t hiệu : Phương pháp luận sáng tạo và đổi mới (quy ển 1 của bộ sách ‘‘sáng tạo và đổi mới’‘) Trung tâm sáng tao KHKT (TSK), TpHCM 2004, tác giả: Phan Dũng [3]