HARD DISK
Un disco rigido, anche chiamato disco fisso o hard disk drive (abbreviazioni comuni: "hard disk", "HDD"), è un dispositivo di memoria di massa che utilizza uno o più dischi magnetici per l'archiviazione dei dati. Il disco rigido è una delle tipologie di dispositivi di memoria di massa attualmente più utilizzate.
È infatti presente nella maggior parte dei computer e anche in altri dispositivi elettronici, come ad esempio il Video Recorder.
Il disco rigido ha da poco tempo un serio concorrente, il disco a stato solido, destinato probabilmente in futuro a soppiantarlo.
Il disco rigido è costituito fondamentalmente da uno o più piatti in rapida rotazione, realizzati in alluminio o vetro, rivestiti di materiale ferromagnetico e da due testine per ogni disco (una per lato), le quali, durante il funzionamento "volano" alla distanza di poche decine di nanometri dalla superficie del disco leggendo e scrivendo i dati.
La testina è tenuta sollevata dall'aria mossa dalla rotazione stessa dei dischi che può superare i 15.000 giri al minuto; attualmente i valori standard di rotazione sono 4.200, 5.400, 7.200, 10.000 e 15.000 giri al minuto.
I dischi rigidi moderni hanno capacità e prestazioni enormemente superiori a quelle dei primi modelli, ma poiché nel frattempo la velocità e le prestazioni delle memorie ad accesso casuale (RAM e ROM) sono aumentate molto di più, la loro velocità nella lettura e scrittura dei dati restano comunque di diversi ordini di grandezza, al di sotto delle prestazioni della RAM e della componentistica a stato solido che equipaggia un computer.
Per questo motivo il disco rigido è spesso la causa principale del rallentamento di un computer soprattutto quando, a causa di una memoria RAM inferiore alla memoria virtuale richiesta dai programmi in esecuzione, il sistema operativo è costretto ad effettuare un gran numero di operazioni di swap tra il disco e la memoria centrale.
Le caratteristiche principali di un disco rigido sono:
la capacità
il tempo di accesso
la velocità di trasferimento
La capacità è in genere espressa in gigabyte (GB).
I produttori usano i gigabyte decimali, invece delle approssimazioni per potenze di due usate per la memoria.
Questo significa che la capacità di un disco rigido è in realtà un poco più piccola di quella di un modulo di memoria con la stessa capacità, e lo scarto aumenta all'aumentare delle dimensioni.
Quando la capacità è espressa in GB, il fattore di correzione è di (1000/1024)3, pari a circa 0,93, per cui un disco rigido da 320 GB ha una capacità effettiva di circa 298 GB.
Attualmente (ottobre 2010) i dischi rigidi si trovano in vendita con capacità fino a 3 TB.
Alcune aziende accorpano più dischi in un unico box per arrivare a capacità di 7,5 TB, si tratta di un espediente per poter offrire la massima capacità di archiviazione nel minimo spazio.
La capacità può essere aumentata incrementando la densità con cui le informazioni vengono memorizzate sui piattelli che compongono l'hard disk o impiegandone un numero maggiore.
Il tempo di accesso è la variabile più importante nel determinare le prestazioni di un disco rigido, conoscendo il modello, facilmente si può risalire ai dati tecnici dell'unità, compreso il tempo di accesso, purtroppo molti produttori di computer non menzionano questo dato, e a volte nemmeno la marca né il modello.
Si tratta del tempo medio necessario perché un dato, residente in un punto casuale del disco, possa essere reperito.
Il tempo impiegato dipende dalla velocità della testina a spostarsi sulla traccia dove risiede il dato e dalla velocità di rotazione del disco; maggiore è la velocità e più breve è il tempo impiegato dal dato a ripassare sotto la testina nel caso questa non fosse arrivata in tempo sul dato, durante la rotazione precedente (latenza rotazionale).
I produttori cercano perciò di realizzare testine sempre più leggere (che possono spostarsi più in fretta perché dotate di minore inerzia) e dischi che girano più velocemente.
Il tempo di accesso tipico per un disco rigido da 7200 rpm è di circa 9 millisecondi.
Per uno da 15.000 rpm è inferiore a 4 ms.
La velocità di trasferimento è la quantità di dati fornita dal disco rigido in un determinato tempo (in genere si prende 1 secondo come riferimento).
Usare dischi che ruotino più velocemente o incrementare la densità di memorizzazione porta ad un miglioramento diretto della velocità di trasferimento.
Va ricordato che la velocità di trasferimento cala in modo proporzionale al numero di discontinuità nei settori che compongono il file ricercato (frammentazione).
Oltre alle tre viste sopra, altre caratteristiche influenzano in misura minore le prestazioni di un disco rigido.
Tra queste: il buffer di memoria la velocità dell'interfaccia Il buffer è una piccola memoria cache (in genere di alcuni megabyte) posta a bordo del disco rigido, che ha il compito di memorizzare gli ultimi dati letti o scritti dal disco.
Nel caso in cui un programma legga ripetutamente le stesse informazioni, queste possono essere reperite nel buffer invece che sul disco.
Essendo il buffer un componente elettronico e non meccanico, la velocità di trasferimento è molto maggiore, nel tempo, la capacità di questa memoria è andata sempre aumentando, attualmente 32 MB sono una dimensione abbastanza usuale.
L' interfaccia di collegamento tra il disco rigido e la scheda madre (o, più specificatamente, il controller) può influenzare le prestazioni perché specifica la velocità massima alla quale le informazioni possono essere trasferite da o per il disco.
Le moderne interfacce tipo ATA133, Serial ATA o SCSI possono trasferire centinaia di megabyte per secondo, molto più di quanto qualunque singolo disco fisso possa fare, e quindi l'interfaccia non è in genere un fattore limitante.
Il discorso può cambiare nell'utilizzo di più dischi in configurazione RAID, nel qual caso è importante utilizzare l'interfaccia più veloce possibile, come per esempio la Fibre Channel da 2 Gb/s.
L'interfaccia più comune è quella IDE (prima versione dello standard ATA), poi evolutasi in EIDE e Serial ATA.
Un cavo piatto, solitamente grigio, è usato per connettere il disco rigido alla scheda madre.
Spesso il cavo ha un terzo connettore per poter usare un altro disco (o altre periferiche ATA come i lettori cd) con lo stesso cavo.
In tal caso, per poter distinguere tra le due periferiche, esse devono essere configurate una come master (padrone) e una come slave (schiavo).
Questa configurazione può avvenire sia manualmente, spostando dei jumper presenti sulle periferiche, sia automaticamente se esse sono impostate come cable select.
In quest'ultimo caso è la scheda madre a decidere chi è il master e chi lo slave.
Questo è particolarmente utile quando si utilizzano dischi rigidi vecchi, o nel caso di bassa compatibilità tra unità diverse (ad esempio due dischi rigidi, ma anche un disco rigido e un lettore CD).
Una scheda madre ha solitamente due connettori IDE (primario e secondario, detti spesso canali e impropriamente controller), ad ognuno dei quali è possibile connettere due unità per un totale di quattro periferiche.
Non mancano schede madri con quattro connettori. Il cavo IDE non porta l'alimentazione elettrica necessaria per il funzionamento delle periferiche, che quindi devono essere connesse all'alimentatore per mezzo di un cavo separato.
Tipicamente, un personal computer ha un disco fisso come master sul canale IDE primario, ma a seconda del sistema operativo utilizzato esso può risiedere su una qualunque interfaccia IDE.
Ecco un esempio delle possibili connessioni all'IDE di un pc: canale primario: master: disco rigido; slave: lettore cd (con il jumper su cable select) canale secondario: master: disco rigido; slave: masterizzatore DVD Impostazione di master, slave, cable select 
Ogni unità che può essere connessa ad un cavo IDE (disco rigido, lettore/masterizzatore CD/DVD) possiede un gruppo di pin nella parte posteriore, tra il connettore per il cavo IDE e quello per l'alimentazione, che possono essere collegati a due a due da un apposito jumper.
La posizione dei jumper per ottenere le diverse funzioni è normalmente descritta sull'etichetta che riporta le caratteristiche del disco rigido.
Di norma, il disco primario è impostato come master, e un disco secondario (o un lettore/masterizzatore CD/DVD) come slave.
Inoltre l'impostazione master è il più delle volte obbligatoria nel caso il disco rigido venga utilizzato in un box come disco esterno.
Serial Ata
Negli ultimi anni con l'evoluzione delle periferiche di memorizzazione l'interfaccia ATA ha mostrato i suoi limiti tecnologici e quindi è stata sostituita da una nuova versione chiamata serial ATA.
Questa nuova interfaccia ha come principale caratteristica quella di trasmettere i dati in modo seriale e quindi invece di utilizzare molteplici fili per trasmettere i dati ne utilizza solo due, uno per trasmettere i dati e uno per ricevere, oltre a due fili per le masse.
In realtà il cavo è a sette fili dato che lo standard utilizza anche alcuni fili come segnali di controllo.
Tecnologie SATA
 NCQ: Native Command Queuing Recentemente nei dischi SATA è stata implementata una tecnologia ereditata dai dischi SCSI: l'NCQ: Ogni disco invia una richiesta tramite la CPU e, se il dato non è presente in una delle cache, le testine del disco rigido si posizionano in modo da potere iniziare la lettura dei dati. Se occorre accedere a una serie di dati non sequenziali distribuiti in varie zone del disco, le testine dovranno saltare da un cilindro all'altro, avanti e indietro. Per esempio, se la sequenza di accesso è 1, 4, 3, 5, 2, 6, 7 (immaginando che la sequenza numerica corrisponda all'angolo di rotazione), si perderanno parecchi cicli di rotazione prima che le testine abbiano visitato tutti i blocchi di dati.
Con l'NCQ, il disco rigido crea una coda delle richieste di accesso, quindi le riordina (ne cambia la sequenza) per ridurre al minimo il numero di rotazioni e il tragitto delle testine in modo da eseguire tutti gli accessi nel più breve tempo possibile.
La rotazione dei piatti e il posizionamento sulla traccia (seek) sono i due criteri per ottimizzare l'esecuzione dei comandi in coda, così da compiere il tragitto più breve per visitare tutti i blocchi di dati che la coda di comandi prevede di leggere e scrivere.
Questo meccanismo di accodamento e riordino è paragonabile all'ottimizzazione delle consegne da parte di un postino che debba consegnare centinaia di lettere in diverse zone di una città; anziché esaminare una consegna per volta in sequenza e saltare continuamente da un capo all'altro della città, il postino stabilisce un percorso che richiede il tempo minore per eseguire tutte le consegne.
Per utilizzare al meglio l'NCQ occorre che le applicazioni stabiliscano code di comandi, cosa che non succede se è in esecuzione una singola applicazione che attende la risposta a una richiesta di dati prima di inviare la richiesta successiva.
Sono stati introdotti Hard Disk SATA 2 con un'interfaccia in grado di trasmettere fino a 3 Gigabit/s. Di recente sono stati introdotti Hard Disk SATA 3 con un'interfaccia in grado di trasmettere fino a 6 Gigabit/s.

Fonte: wikipedia
 
Interno Hard Disk

Attacco IDE

Attacco SATA

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