Disco rigido ( hard disk )
Il disco rigido o hard disk (anche chiamato disco fisso) è un dispositivo utilizzato per la memorizzazione a lungo termine dei dati in un computer. È costituito fondamentalmente da uno o più dischi in alluminio o vetro, rivestiti di materiale ferromagnetico in rapida rotazione 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 5.400, 7.200, 10.000 e 15.000 giri al minuto.
Caratteristiche prestazionali
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 metrici,
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 GiB. Attualmente (dicembre 2008) i
dischi rigidi si trovano in vendita con capacità comprese tra 160 GB e 1,5 TB.
La capacità può essere aumentata incrementando la densità con cui le
informazioni vengono memorizzate sui dischi, oppure usando dischi più grandi o
impiegandone un numero maggiore. La rincorsa a unità sempre più capienti non
conosce soste, il primato lo detiene il modello Deskstar 7K1000 di Hitachi
presentato il 5 gennaio 2007, 1 terabyte su 5 piatti, con una densità di 23
miliardi di bit per centimetro quadro, parallelamente scende anche il costo per
GB, il prezzo annunciato di questa unità è inferiore a 400$.
- 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 di media qualità è attorno ai 10
millisecondi. Per uno ad alte prestazioni (15.000 giri) è di 3 o 4 millisecondi.
- La velocità di trasferimento è la quantità di dati
che il computer è teoricamente in grado di leggere o scrivere sul disco 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. C'è da dire che, a
parte casi particolari, la velocità di trasferimento teorica viene raramente
raggiunta e il tempo di accesso è quello che maggiormente influenza le
prestazioni di un disco rigido.
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.