Come funziona un Hardisk


Come funziona un hardisk

Sia i tradizionali dischi EIDE (Ultra ATA e Serial ATA) sia quelli SCSI negli ultimi anni hanno subito profonde Come funziona un Hardiskmodifiche apportate per innalzare la densità dei dati memorizzabili, sfruttare testine sempre più piccole e aumentare l’efficienza riducendo le latenze, anche ricorrendo a elevati regimi di rotazione e migliorando l’interfaccia con la scheda madre. Per valutare come questi interventi hanno influito sulle prestazioni offerte dalle unità in prova, è necessario capire come funziona un disco fisso.

Uno o più piatti (in gergo platter) ruotano a velocità costante e un braccio meccanico, controllato dall’elettronica di gestione, permette di muovere le testine di lettura e scrittura dei dati. I piatti sono realizzati impiegando un supporto rigido di materiale non modificabile magneticamente (alluminio o vetro e ceramica) e le due facce sono ricoperte da un sottile strato sensibile alle variazioni elettriche, su cui vengono memorizzati i dati.

I piatti possono essere del diametro di 3,5 pollici, utilizzati all’intero dei dischi per desktop, e di 2,5 pollici per le unità destinate ai notebook, e la tendenza è quella di realizzarli con uno spessore sempre più sottile. Sulla superficie superiore e su quella inferiore del platter si trova il braccio contenente le testine di lettura e scrittura accoppiate; per ottenere la capacità di memorizzazione complessiva dell’hard disk vengono utilizzati platter singoli o sovrapposti.



Durante il funzionamento, le testine non toccano la superficie del piatto per evitare danni, ma sfruttano i flussi d’aria generati dalla rotazione e operano a una distanza anche inferiore a 0,07 millimetri dal piatto, su cui si trovano i dati organizzati sotto forma di tracce, settori e cilindri.

Quando si esegue una formattazione a basso livello, il piatto viene suddiviso in tracce concentriche, partendo dal centro fino all’esterno. Le tracce vengono poi fisicamente raggruppate in cilindri, che sono successivamente suddivisi in settori di 512 byte l’uno.

Le informazioni presenti nei cilindri vengono lette senza generare spostamenti della testina, mentre i settori sono l’unità minima di memorizzazione e contengono stringhe di dati ottenute modificando elettricamente la superficie magnetizzabile. Queste variazioni corrispondono a sequenze di zero e uno, ovvero sequenze di bit la cui posizione all’interno del platter viene memorizzata all’interno della FAT (File Allocation Table, tabella di allocazione dei file). Per ottimizzare le prestazioni, i settori vengono raggruppati in cluster, dalle dimensioni variabili e definibili dal sistema operativo.

Per accedere a un file, la logica di gestione dei piatti legge le informazioni nella FAT, reperisce l’indirizzo del primo cluster associato all’oggetto che si sta cercando, sposta le testine nella posizione indicata e inizia il trasferimento delle informazioni.

Un’operazione piuttosto complessa, che comporta latenze dovute allo spostamento meccanico del braccio e alla ricerca dei dati. Poiché questi tempi morti sono causati dall’architettura e dalla meccanica dell’hard disk, non possono essere eliminati. Possono però essere limitati agendo sulla velocità di rotazione dei piatti e aumentando l’efficienza di trasferimento interna e quella dell’interfaccia con la scheda madre, magari utilizzando buffer di maggiori dimensioni.

RUMORE E CALORE

I dischi fissi contengono meccanica in movimento:

le testine sono installate su bracci che si spostano tramite microingranaggi sulla superficie del piatto, che a sua volta ruota a diverse migliaia di giri al minuto. In questo contesto vengono prodotti rumori per lo spostamento dei componenti e calore in virtù dell’attrito con l’aria. L’innalzamento delle temperature interne provoca diversi problemi di reperimento dei dati, poiché i materiali si espandono e le testine perdono l’allineamento con i cluster.

In passato, per evitare inconsistenze nel recupero dei dati, i dischi attuavano periodicamente una sosta per ricalibrare le testine di lettura e scrittura in base alle nuove condizioni. Attualmente insieme ai dati vengono registrate informazioni di allineamento che consentono di aggiornare continuamente la posizione del braccio in virtù dello stato di funzionamento.



 

alte perfomace basse perfomace

DISCHI FISSI ULTRA ATAtempo di trasferimentotempo di accessoprestazioni
Hitachi767
Maxtor677
Samsung566
Seagate 766
Western Digital 777
DISCHI FISSI SERIAL ATA
Maxtor 767
Seagate 756
Western Digital677
DISCHI FISSI SCSI
Maxtor 768
Seagate 566

“Un disco rigido è composto di 1-6 piatti magnetici che vengono utilizzati per mantenere i dati in forma binaria. Una testina di lettura per leggere e scrivere i dati, e (in moderni hard disk), una “bobina di guidare testine di lettura sopra i dischi. Un disco rigido è anche non-volatile, il che significa che tutti i dati vengono conservati anche se il computer è spento.”

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