Hard Disk

L' Hard Disk o disco rigido utilizza uno o più dischi magnetici per l'archiviazione dei dati. 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 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. 
Un disco rigido da 320 GB ha una capacità effettiva di circa 298 GB, attualmente i dischi rigidi si trovano in vendita con capacità fino a 2 TB, alcune aziende accoppiano 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, ad es: Lacie Big Disk, Maxtor Shared Storage, etc.
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. 
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 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 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. 
Le caratteristiche principali che influenzano le prestazioni di un disco rigido sono:

• 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 i dischi rigidi si trovano in vendita con capacità fino a 2 TB. Alcune aziende accoppiano 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.
• 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 dall' hard disk 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
• 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.

I dischi rigidi sono prodotti in 4 dimensioni standardizzate chiamati "fattore di forma", e si riferisce al diametro del disco espresso in pollici: 3,5 - 2,5 - 1,8 - 1. 
I primi sono utilizzati nei personal computer chiamati desktop, nei server, e nelle unità NAS, unità remote di memorizzazione in reti di calcolatori e ultimamente disponibili anche per uso casalingo.
I secondi nei computer portatili e dovunque ci sia poco spazio e/o potenza di alimentazione, i più piccoli nei dispositivi tascabili. 
Tutti i formati sono utilizzati anche per realizzare memorie di massa esterne ai computer, collegabili tramite un cavo USB o FireWire, adottate quando sia necessario ampliare la capacita di memorizzazione del computer o quando occorra trasportare agevolmente grandi quantità di dati. 
Nel formato maggiore l'alimentazione avviene tramite un alimentatore collegato alla rete elettrica, il formato 2,5 solitamente è alimentato direttamente dai cavo dell'interfaccia, i più piccoli dalla batteria del dispositivo in cui risiedono. 
I dischi rigidi da 2,5" sono infatti più piccoli e meno esigenti, ma al prezzo di capacità e prestazioni sensibilmente minori e costi maggiori (ad esempio, una velocità di rotazione di 4200 o 5400 rpm, invece dei 7200 rpm o più dei dischi da 3,5). 
Il disco rigido della dimensione di un pollice è il più recente immesso sul mercato e corrisponde al formato compact flash di tipo II, grandi solo due o tre centimetri e spessi quanto una carta di credito, ma capaci di memorizzare comunque alcuni gigabyte di dati. 
L'ideazione da parte di Hitachi nel 2005 del cosiddetto metodo di "registrazione perpendicolare" ha aperto la strada ad una nuova generazione di dischi rigidi, con capacità dieci volte maggiori a parità di dimensioni (o, parallelamente, dimensioni 10 volte minori a parità di capacità), grazie ad una maggiore densità con cui le informazioni vengono memorizzate nel materiale magnetizzato che costituisce i piatti del disco. 
Un'ulteriore incremento della densità di bit per unità di superficie è prevedibile con l'impiego di un diodo laser che riscaldi la zona di posizionamento del bit da registrare; questa tecnica in via di sviluppo porta a prevedere come massimo impaccamento, un terabit per pollice quadrato. I dischi rigidi più veloci, avendo motori più potenti, sviluppano molto calore. 
Alcuni devono addirittura essere raffreddati con ventole apposite. Il suono emesso da un disco è composto da un sibilo continuo, generato dalla rotazione dei dischi e da un crepitio intermittente, di cui ogni clic corrisponde ad un movimento della testina. 
In molti casi il rumore generato può risultare fastidioso, pertanto i produttori tendono ad adottare soluzioni tecniche per ridurlo al minimo, inevitabilmente però, un disco veloce risulta più rumoroso di uno lento; tra i vari dati forniti dal costruttore per un dato modello, compare anche il valore di rumore espresso in dB. 
Per maggiore flessibilità, in alcuni dischi la velocità di spostamento della testina è impostabile via software; alcuni produttori, per ridurre di qualche decibel il rumore, adottano la bronzina come supporto dell'albero rotante al posto del cuscinetto. 
Anomalie nei suoni emessi dall'hard disk sono indicativi di severi danni meccanici, i quali rendono i dati inaccessibili e solo attraverso sofisticate tecniche di recupero dati, questi possono essere in alcuni casi resi nuovamente disponibili. 
Un significativo miglioramento si registra anche nei consumi di energia elettrica (Wh), sempre in diminuzione grazie al sempre più sofisticato controllo delle parti meccaniche in movimento, come ad esempio la gestione della velocita di spostamento delle testine proporzionale al tempo che impiegheranno ad arrivare sul punto in cui passerà il dato, è inutile arrivare prima sul posto e poi dover aspettare, meglio arrivare giusto in tempo con velocità più lenta, significa meno corrente consumata e minor rumore. 
L'interfaccia più comune è quella IDE (prima versione dello standard ATA), poi evolutasi in EIDE e 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 o (SATA). Di recente sono stati introdotti Hard Disk SATA 2 con un'interfaccia in grado di trasmettere fino a 3 Gigabit/s.

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Fonte: it.wikipedia.org