Data di invenzione | 13 settembre 1956 |
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Inventato da | Reynold Johnson |
Si collega tramite |
(Interfaccia di sistema per computer di piccole dimensioni) (Interfaccia disco piccolo migliorata) (elettronica di azionamento integrata) (Elettronica di azionamento integrata avanzata) (allegato seriale di tecnologia avanzata) (SCSI allegato in serie) |
Segmentazione del mercato |
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Produttori comuni |
Un disco rigido (a volte abbreviato DD ; in inglese, hard disk drive , HD o HDD ) è una memoria di massa su disco magnetico rotante utilizzata principalmente nei computer , ma anche nei lettori di musica digitale , videocamere , lettori/registratori DVD da soggiorno, console per videogiochi , ecc.
Inventato nel 1956 , l'hard disk ha subito notevoli evoluzioni di capacità e prestazioni, vedendo diminuire il suo costo, che ha contribuito alla generalizzazione del suo utilizzo, in particolare nell'informatica . Con l'avvento degli SSD, la quota di mercato dei dischi rigidi sta diminuendo.
Nel 1956 , il primo sistema a disco rigido è stato chiamato IBM 350. È stato utilizzato nel RAMAC 305 (RAMAC per " Metodo di contabilità e controllo ad accesso casuale "). Viene presentato al pubblico da IBM . La produzione commerciale iniziò nel giugno 1957 e fino al 1961 ne furono vendute più di mille unità. Il suo prezzo è quindi di $ 10.000 per megabyte . Il RAMAC 305 era composto da 50 dischi di 24 pollici di diametro, due testine di lettura/scrittura che potevano spostarsi da un piatto all'altro in meno di un secondo. La capacità totale era di cinque milioni di caratteri.
RAMAC aveva già un concorrente: l' Univac File Computer , composto da 10 tamburi magnetici ciascuno con una capacità di 180.000 caratteri. Sebbene quest'ultimo avesse una velocità maggiore, è il RAMAC, che poteva memorizzare tre volte più informazioni, che presentava il rapporto costo/prestazioni più interessante per il maggior numero di applicazioni.
Nel giugno 1954 JJ Hagopian, ingegnere IBM, ebbe l'idea di far "volare" le testine di lettura/scrittura sopra la superficie dei piatti, su un cuscino d'aria. Propone il disegno della forma di queste teste. Nel settembre del 1954 progetta l'equivalente degli attuali dischi rigidi: piatti sovrapposti e un asse su cui sono fissate le testine di lettura/scrittura. Questo diventerà un prodotto commerciale nel 1961 con il nome di " IBM 1301 Disk Storage ".
Nel 1962 , IBM ha rilasciato il suo dispositivo di archiviazione su disco rigido rimovibile Modello 1311, che aveva le dimensioni di una lavatrice e poteva registrare fino a due milioni di caratteri su una pila di dischi . Gli utenti possono acquistare pacchetti di dischi aggiuntivi e sostituirli secondo necessità, proprio come le bobine di nastro magnetico . I modelli successivi di unità disco array rimovibili, di IBM e altri, divennero standard nella maggior parte delle strutture informatiche dell'epoca. Hanno raggiunto una capacità di 300 MB nei primi anni 1980. I dischi rigidi non rimovibili erano chiamati registratori di dischi rigidi "fissi".
Alla fine del 1969 , tre ingegneri stavano valutando quale potesse essere il sistema di dischi ideale per loro. Sono d'accordo su un modello composto da due dischi da 30 MB ciascuno, uno rimovibile, l'altro fisso. Si chiama " 30-30 ", come quello di un modello di fucile Winchester . Il nome è rimasto e ancora oggi un'unità " Winchester " si riferisce a un disco rigido non rimovibile (quasi tutte le unità interne dagli anni '90).
Negli anni '70 , HP ha rilasciato i suoi primi dischi con teste mobili; prima l'HP-7900A, seguito dall'HP-7905, 7920 e 7925, tutti questi dischi hanno cartucce rimovibili.
Contemporaneamente esistevano i dischi rigidi con testine fisse: un certo numero di testine consentiva un accesso track-to-track molto veloce con, ovviamente, una capacità inferiore rispetto ai dischi con testine mobili ma meno fragili meccanicamente; sono stati utilizzati per applicazioni di bordo, in particolare in sismica a riflessione .
A questo punto, il disco rigido ha effettivamente sostituito la batteria e i nastri , relegando gradualmente questi ultimi nelle applicazioni di archiviazione e backup negli anni '90.
Negli anni '80 , HP ha rilasciato nuove unità più efficienti, il pacchetto rimovibile HP-7933 e HP-7935.
In questo momento sono comparsi i dischi collegati direttamente alle reti NAS e SAN , seguiti da altre applicazioni in cui l'hard disk ha trovato il suo utilizzo: archiviazione di informazioni di videocamere , lettori/registratori DVD domestici , console videogiochi , ecc.
Durante gli anni '90 , la dimensione dei dischi rigidi potrebbe essere ridotta notevolmente grazie al lavoro di Albert Fert e Peter Grünberg sulla magnetoresistenza gigante . Il loro prezzo diventerà più democratico e tutti i personal computer saranno dotati di hard disk, e non più solo floppy drive .
Nel 1998 , anno del centenario della registrazione magnetica (inventata dal danese Valdemar Poulsen ), IBM ha commercializzato il primo hard disk da 25 gigabyte ( Deskstar 25 GP ), una capacità presentata all'epoca dalla stampa come sproporzionata alle esigenze. . Infatti: non avevano ancora accesso di massa a Internet e al download, soprattutto il download illegale .
Negli anni 2000 , ha iniziato a competere in passato per via della diminuzione del suo costo al giga byte e della sua maggiore comodità di accesso; verso la fine dello stesso decennio, iniziò a sostituirsi come memoria di massa, per piccole capacità (da 4 a 32 GB ), con memorie flash che, sebbene più costose, non richiedevano il ritardo di latenza dovuto alla rotazione del piatti.
Nel 2011 , il fabbisogno del mercato di dischi rigidi è stato stimato in 700 milioni di unità all'anno.
Nel quarto trimestre del 2011, le inondazioni in Thailandia hanno causato una carenza di dischi rigidi, rendendo inattive diverse fabbriche e causando un forte aumento dei prezzi. Alcuni modelli hanno visto il loro prezzo raddoppiare o addirittura triplicare.
Tra il 1980, quando è stato rilasciato l' ST-506 con una capacità di 5 MB , e il 2008, l'area media occupata da un po' di informazioni sul disco è stata ridotta di un fattore di oltre 100.000 (5 MB per un vassoio nel 1980 e 500 GB nel 2008, ovvero una densità 100.000 volte maggiore).
Allo stesso tempo, il prezzo del megabyte è stato diviso per più di un milione, senza tener conto dell'inflazione, perché:
I dischi rigidi con le maggiori capacità sul mercato superano i 14 TB (terabyte) (2017) e i 16 TB nel 2019. Il produttore Western Digital ha annunciato insettembre 2019il suo prossimo modello da 20 TB (terabyte). La capacità dei dischi rigidi è cresciuta molto più velocemente della loro velocità, limitata dalla meccanica. Il tempo di accesso in lettura è legato alla velocità di rotazione del disco e al tempo di posizionamento delle testine di lettura. Maggiore è la densità del disco e maggiore è la velocità di rotazione, migliore è la portata delle informazioni.
Capacità | Anno | Creatore | Modello | Formato |
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5 MB | 1956 | IBM | 350 Ramac | 24" |
28 MB | 1962 | IBM | modello 1301 | |
1,02 GB | 1982 | Hitachi | H8598 | 14" |
25 GB | 1998 | IBM | Deskstar 25 GP | 3.5" |
500 GB | 2005 | Hitachi | ||
1 TB | 2007 | Hitachi | Deskstar 7K1000 | |
2 TB | 2009 | Western Digital | Caviale Verde WD20EADS | |
3 TB | 2010 | Seagate | ||
4 TB | 2011 | Hitachi | 7K4000 | |
6 TB | 2013 | HGST | WD Red Pro | |
8 TB | 2014 | Seagate | Archivio HDD | |
10 TB | 2015 | HGST | Ultrastar He10 | |
14 TB | 2018 | Seagate | Exos X14 | |
16 TB | 2019 | Seagate | Exos X16 | |
18 TB | 2020 | Seagate | Exos X18 |
In 2,5 pollici (2,5"):
Già nel 1956, in un hard disk, sono presenti dei piatti rigidi rotanti. Ogni piastra è costituita da un disco generalmente in alluminio, che ha il vantaggio di essere leggero, facilmente lavorabile e paramagnetico . Dal 1990, nuove tecniche utilizzano il vetro o la ceramica, che consentono condizioni di superficie ancora più lisce rispetto a quelle dell'alluminio. Le facce di questi piatti sono ricoperte da uno strato magnetico, su cui vengono memorizzati i dati. Questi dati vengono scritti in codice binario {0/1} sul disco grazie ad una testina di lettura/scrittura, una piccola antenna molto vicina al materiale magnetico. A seconda della corrente elettrica che lo attraversa, questa testina modifica il campo magnetico locale per scrivere un 1 o uno 0 sulla superficie del disco. Per leggere si usa lo stesso materiale, ma in senso inverso: il movimento del campo magnetico locale genera ai capi della testina un potenziale elettrico che dipende dal valore precedentemente scritto, si può quindi leggere un 1 o uno 0 .
Un tipico disco rigido contiene un asse centrale attorno al quale i piatti ruotano a una velocità di rotazione costante. Tutte le testine di lettura/scrittura sono collegate a un'armatura che si muove sulla superficie dei piatti, con una o due testine per piatto (una testa per lato utilizzata). Il telaio muove le testine radialmente attraverso i piatti mentre ruotano, consentendo l'accesso a tutta la loro superficie.
Il disco può essere posizionato orizzontalmente o verticalmente a seconda dei casi.
L' elettronica associata controlla il movimento dell'armatura nonché la rotazione delle piastre, ed esegue le letture e le scritture in base alle richieste ricevute. I firmware degli hard disk recenti sono in grado di organizzare le richieste in modo tale da ridurre al minimo il tempo di accesso ai dati, e quindi massimizzare le prestazioni del disco.
I dischi rigidi del vassoio sono componenti meccanici e quindi fragili. È importante non sottoporre i dischi, interni o esterni, a urti che potrebbero danneggiare i cuscinetti, né a basse temperature di stoccaggio che renderebbero il lubrificante troppo viscoso e impedirebbero l'avviamento.
vassoiPiatti del disco rigido danneggiati.
Struttura di un disco rigido con più piatti.
Le piastre sono solidali ad un asse su cuscinetti a sfere o ad olio. Questo asse è mantenuto in movimento da un motore elettrico. La velocità di rotazione è attualmente (2013) compresa tra 3.600 e 15.000 giri/min (valori di velocità tipici vanno da 3.600 a 10.000 giri/min o addirittura 15.000 giri/min ). L'RPM è mantenuto costante su tutti i modelli, nonostante a volte le specifiche poco chiare suggeriscano il contrario . Infatti, a seguito dell'aumento delle preoccupazioni ambientali, i produttori hanno prodotto dischi mirati al risparmio energetico, spesso indicati come " Green "; questi sono pubblicizzati come a velocità di rotazione variabile (la velocità di rotazione non è variabile, ma l'elettronica del disco smette completamente di girare quando il disco non viene utilizzato per molto tempo; altri dischi recenti non chiamati " verdi " fanno lo stesso, sembra , un tempo di attesa più breve) , suggerendo così che a riposo correrebbero più lentamente riducendo il consumo di energia, e aumenterebbero questa velocità in caso di stress. Tuttavia, è stato confermato (in particolare da test acustici) che questa informazione non era corretta: questi dischi funzionano bene a velocità costante, inferiore alla velocità standard di 7.200 giri/min (ovvero 5.400 giri/min per Western Digital e 5 900 giri/min per Seagate).
I dischi sono composti da un substrato, precedentemente di alluminio (o zinco), sempre più spesso di vetro, trattato con vari strati tra cui un ferromagnetico rivestito con uno strato protettivo.
La finitura superficiale deve essere la migliore possibile.
Nota: a differenza dei CD / DVD , sono prima le tracce periferiche (cioè quelle più lontane dal centro del piatto) che vengono scritte per prime (e riconosciute come "inizio del disco"), perché c'è dove l'esecuzione è al massimo: infatti, la velocità lineare di un punto sul disco è maggiore all'esterno del disco (a velocità di rotazione costante) quindi la testina di lettura/scrittura copre una serie di dati più lunga in un giro rispetto al centro del disco.
Il braccio che sostiene le due testine di lettura/scrittura. I graffi visibili sulla superficie del piatto indicano che il disco rigido è stato "atterrato".
Testa del disco rigido del 1970.
Testa del disco rigido nel 2011.
WD Caviar WD205AA - 1999
Seagate - 2003
WD800JD Caviale SE - 2003
ST3146707LC-146GB - 2005
Attaccati all'estremità di un braccio, sono solidali ad un secondo asse che permette loro di ruotare secondo un arco di cerchio sulla superficie delle piastre. Tutte le teste ruotano quindi contemporaneamente. C'è una testa per superficie. La loro geometria permette loro di volare sopra la superficie della lastra senza toccarla: poggiano su un cuscino d'aria creato dalla rotazione delle lastre. Nel 1997, le teste volavano a 25 nanometri dalla superficie dei piatti; nel 2006 questo valore era di circa 10 nanometri.
Il motore che li guida deve essere in grado di fornire accelerazioni e decelerazioni molto forti. Uno degli algoritmi per controllare i movimenti del braccio portatesta è quello di accelerare al massimo poi frenare al massimo in modo che la testata sia posizionata sul cilindro corretto. Sarà poi necessario attendere un breve istante affinché le vibrazioni generate da questa frenata svaniscano.
Quando sono ferme, le teste devono essere parcheggiate, o in una zona speciale (più vicina al centro, quindi non ci sono dati in questo luogo), o fuori dalle griglie.
Se una o più teste entrano in contatto con la superficie dei piatti, questo è chiamato "atterraggio" e molto spesso causa la distruzione delle informazioni che si trovano lì. Un'imperfezione sulla superficie come la polvere avrà lo stesso effetto. La meccanica degli hard disk viene quindi assemblata in camera bianca e vengono prese tutte le precauzioni (sigilli, ecc.) affinché nessuna impurità possa penetrare all'interno del case (chiamato “HDA” per “ Head Disk Assembly ” in inglese).
Le tecniche per la progettazione delle teste sono (nel 2006):
Due teste.
Teste e relativo cablaggio.
Teste di un disco rigido
Teste di un disco rigido
È composto da una parte dedicata al servocomando dei motori e un'altra allo sfruttamento delle informazioni elettriche derivanti dall'interazione elettromagnetica tra le testine di lettura e le superfici delle placche. Una parte più computerizzata si interfaccia con l'esterno e traduce l'indirizzo assoluto di un blocco in coordinate tridimensionali (testa, cilindro, blocco).
L'elettronica consente inoltre di correggere errori software (errori di scrittura).
ControlloreUn controller del disco è l' assieme elettronico che controlla la meccanica di un disco rigido. Il ruolo di questo gruppo è quello di azionare i motori di rotazione, posizionare le testine di lettura/registrazione e interpretare i segnali elettrici ricevuti da queste testine per convertirli in dati utilizzabili o per registrare dati in una posizione particolare del dispositivo. dei dischi che compongono l'hard disk.
Sui primi hard disk, ad esempio l' ST-506 , queste funzioni erano svolte da una scheda elettronica indipendente dall'assieme meccanico. L'ingombrante cablaggio di interconnessione incoraggiò rapidamente la ricerca di una soluzione più compatta: il controller del disco fu poi attaccato al disco, dando origine agli standard SCSI , IDE e ora SATA .
Il termine "Controller disco" viene spesso utilizzato in modo approssimativo in sostituzione di " Controller ATA " o " Controller SCSI ". "Disk controller" è un nome generico che si adatta anche ad altri tipi di periferiche o dispositivi di archiviazione: hard disk quindi, ma anche lettore CD , svolgitore di nastri magnetici , scanner , ecc.
In un personal computer , l' alimentazione a un disco rigido con interfaccia IDE viene ricevuta tramite un connettore Molex . Alcuni dischi rigidi con interfaccia Serial ATA inizialmente utilizzavano questo stesso connettore Molex per essere compatibili con gli alimentatori esistenti, ma sono stati tutti gradualmente migrati a una presa lunga e piatta specifica (alimentatore SATA).
Ogni piastra (di solito avente due superfici utilizzabili) è costituita da piste concentriche inizialmente separate l'una dall'altra da un'area denominata “spazio intertraccia”. Quest'area scompare per i dischi rigidi di capacità maggiore e le tracce vengono sovrapposte l'una sull'altra in un formato SMR chiamato registrazione su assi magnetici che è più densa ma più lenta da scrivere.
I binari posti alla stessa distanza dall'asse di rotazione formano un cilindro.
La traccia è suddivisa in blocchi (composti da settori ) contenenti i dati.
Nell'indirizzamento CHS sono quindi necessarie tre coordinate per accedere a un blocco (o settore) del disco:
Questa conversione viene spesso eseguita dal controller del disco da un indirizzo di blocco assoluto chiamato LBA (un numero compreso tra 0 e il numero totale di blocchi sul disco meno 1).
Poiché le piste sono circolari (la loro circonferenza è funzione del raggio - c = 2 × pi × r ), le piste esterne hanno una lunghezza maggiore delle piste interne (la loro circonferenza è maggiore). Il fatto che la velocità di rotazione dei dischi sia costante qualunque sia la traccia letta/scritta dalla testina è quindi problematico. Sui primi hard disk ( ST-506 per esempio) il numero di settori per rotazione era indipendente dal numero di traccia (quindi l'informazione era memorizzata con una densità spaziale variabile a seconda della traccia). Dagli anni '90 e dalla generalizzazione dell'area di registrazione dei bit , la densità di registrazione è diventata costante, con una variazione del numero di settori a seconda della traccia.
Sui primi dischi era stata formattata in fabbrica una superficie che conteneva le informazioni che permettevano al sistema di sincronizzarsi (per sapere in ogni momento qual era la posizione delle testine). Questa superficie era chiamata “servo”. Successivamente queste zone di sincronizzazione sono state inserite tra i blocchi dati, ma sono ancora formattate in fabbrica (nello standard SCSI esiste un comando FORMAT che risalva completamente tutte le informazioni di tutte le superfici, non necessariamente è implementato su tutte dischi). Tipicamente quindi, troveremo su ogni traccia una successione di:
Le interfacce del disco rigido sono i connettori ei cavi che trasportano i dati. Si sono ampiamente evoluti nel tempo per motivi di compattezza, ergonomia e aumento delle prestazioni. Ecco le 2 interfacce principali al giorno d'oggi:
Oltre a interfacce più specifiche o meno recenti:
Nota: le interfacce M2 riguardano solo gli SSD e non i dischi rigidi.
I protocolli di comunicazione con un'unità di memorizzazione , compresi gli hard disk, sono molto dipendenti dall'interfaccia di connessione, non vanno però confusi:
USB e Firewire / IEEE 1394 (così come le connessioni di rete) non sono interfacce per dischi rigidi: i dischi rigidi USB o Firewire esterni rimovibili sono dotati internamente di un adattatore di interfaccia USB / S-ATA o Firewire / S-ATA. Questi dischi esistono in tre formati: 1.3, 1.8 e 2.5 pollici, ma ci sono anche casi che consentono di trasformare i dischi interni in dischi esterni, con la loro alimentazione separata e la loro interfaccia, generalmente USB.
Oltre alla compatibilità delle connessioni, l'utilizzo di dischi di recente tecnologia può richiedere un box adattatore in grado di supportare questa nuova tecnologia. Inoltre, alcuni hard disk esterni non possono essere separati dal loro adattatore perché formano un tutt'uno (circuito stampato comune); in questo caso non è possibile estrarre l'hard disk per il montaggio su personal computer.
Ad aprile 2014, le attuali capacità sul mercato sono 160, 250, 320, 500, 640, 750 GB e 1, 2, 3, 4, 5, 6 TB . Funzionalità come la sicurezza biometrica o interfacce multiple sono disponibili sui modelli più costosi.
La capacità di un hard disk può essere calcolata come: numero di cilindri × numero di testine × numero di settori per traccia × numero di byte per settore ( solitamente 512 ).
Tuttavia, i numeri di cilindri, testine e settori sono errati per i dischi che utilizzano l' area di registrazione dei bit (registrazione a densità costante) o la traduzione dell'indirizzo LBA . Su unità ATA superiori a 8 GB , i valori sono fissati a 255 testine, 63 settori e un numero di cilindri a seconda della capacità effettiva dell'unità per mantenere la compatibilità con i sistemi operativi precedenti.
Ad esempio con un hard disk Hitachi S-ATA fine 2005: 63 settori × 255 × 10 011 testine cilindri × 512 byte/settore = 82.343.278.080 byte o 76.688 Gio (o 82.343 GB ).
Il FAT12 , ha lanciato la prima versione di PC-DOS , progettata per i dischi , non ha permesso di inviare come 4096 cluster , la cui dimensione potrebbe essere fino a 4096 byte sotto PC-DOS 2 . Ciò ha comportato un limite de facto di 16 MiB per partizione sotto PC-DOS 2 .
Lanciato con MS-DOS 3.0, FAT16 ha permesso l'indirizzamento di 16.384 cluster di 2.048 byte, o 32 MiB per partizione, con un massimo di quattro partizioni per MS-DOS 3.0 .
Con DOS 4, il numero di cluster potrebbe aumentare a 65.526, consentendo partizioni di 128 MiB, ma la dimensione dei cluster non potrebbe comunque superare i 2048 byte.
MS-DOS 5 e 6 consentivano l'uso di cluster più grandi, consentendo la gestione di 2 partizioni GiB con cluster da 32 KiB , ma non supportavano dischi più grandi di 7,88 GiB perché utilizzavano l'interfaccia INT-13 CHS (AH = 02h e AH = 03h) del BIOS .
MS-DOS 7.0 ha rimosso il limite di 7,88 GiB utilizzando la nuova interfaccia INT-13 Enhanced Disk Drive Specification ( LBA) , ma ha mantenuto la limitazione di 2 GiB per partizione inerente a FAT16 con cluster da 32 KiB .
MS-DOS 7.1, distribuito con Windows 95 OSR/2 e Windows 98 , supportava FAT32 , riducendo il limite teorico a 2 TiB per MS-DOS 7.1 . Ma su disco ATA, il driver a 32 bit di Windows 9x consentiva solo l'utilizzo di LBA-28, e non di LBA-48, riducendo il limite pratico alla gestione dei dischi di 128 GiB .
I BIOS avevano i propri limiti di indirizzamento e i limiti specifici del BIOS apparivano per le dimensioni 504 MiB , 1,97 GiB , 3,94 GiB , 7,38 GiB , 7,88 GiB .
Quest'ultimo limite di 7,88 GiB può essere superato solo estendendo l'interfaccia BIOS INT-13 tramite la specifica BIOS Enhanced Disk Drive .
Gli strumenti a 16 bit di Microsoft avevano i propri limiti per le dimensioni di 32 GiB e 64.
LinuxCon i core che utilizzano solo l'indirizzamento CHS su unità IDE, la capacità è stata limitata a 8 GiB .
Con i core contemporanei che utilizzano nativamente l'indirizzamento LBA a 48 bit, il limite di capacità è ora di 128 PiB .
Limite strutturaleNel 2010 , l'indirizzamento ATA è stato limitato a 128 Pio utilizzando lo standard LBA- 48.
La compressione del disco è una tecnica che aumenta la quantità di informazioni memorizzabili su un disco rigido.
Le utilità di compressione del disco erano popolari all'inizio degli anni '90 , quando i dischi rigidi dei personal computer erano ancora relativamente piccoli (da 20 a 80 megabyte ) e piuttosto costosi (circa 10 [US $ per megabyte ). Le utility di compressione del disco hanno quindi permesso di aumentare la capacità di un disco rigido a un costo contenuto, un costo che poi ha ampiamente compensato la differenza con un disco di capacità maggiore.
Una buona utility di compressione del disco potrebbe, in media, raddoppiare lo spazio disponibile con una perdita di velocità trascurabile .
La compressione del disco è caduta in disuso dalla metà degli anni '90 , quando i progressi nella tecnologia e nella produzione dei dischi rigidi portarono a una maggiore capacità, a prezzi più bassi e i principali sistemi operativi dell'epoca incorporarono questa funzionalità come standard. Tuttavia, continua ad essere utilizzato su alcuni dischi rigidi esterni e persino su SSD .
Il tempo di accesso e il throughput di un disco rigido vengono utilizzati per misurarne le prestazioni. I principali fattori da tenere in considerazione sono:
tempo di latenza fattore della velocità di rotazione delle piastre. Il tempo di latenza (in secondi) è pari a 60 diviso la velocità di rotazione in giri al minuto. La latenza media è uguale al tempo di latenza diviso per due (perché i dati sono stimati statisticamente a mezzo giro di distanza vicino alle teste). Nei primi hard disk, fino al 1970, il tempo di latenza era di un giro: bisognava aspettare che davanti alle testine comparisse l' indirizzo di casa , il raggio originale ( 1 ⁄ 2 giro), poi si cercava la o i settori interessati da questo indirizzo di casa ( 1 ⁄ 2 giro). IBM ha fornito 3033 dischi con un'intera traccia fissa per l'indirizzamento, che ha eliminato la necessità di un indirizzo di casa ; il tempo di posizionamento (in inglese see time ) tempo impiegato dalla testa per raggiungere il cilindro prescelto. È una media tra la traccia del tempo da tracciare e la più lunga possibile ( corsa completa ); tempo di trasferimento è il tempo necessario per trasferire i dati tra il disco rigido e il computer tramite la sua interfaccia.Per stimare il tempo totale di trasferimento, aggiungiamo le tre volte precedenti.
Possiamo ad esempio aggiungere il tempo di risposta del controller. Spesso è necessario prestare attenzione alle specifiche dei produttori, tenderanno a comunicare i valori di picco anziché i valori sostenuti (ad esempio per le portate).
L'aggiunta di RAM al controller del disco aumenta le prestazioni. Questa memoria verrà riempita dai blocchi che seguono il blocco richiesto, sperando che l'accesso ai dati sia sequenziale. In modalità di scrittura, il disco può informare l'host che ha avviato il trasferimento che il trasferimento è completo mentre i dati non sono ancora stati scritti sul supporto stesso. Come ogni sistema di cache , questo pone un problema di consistenza dei dati.
Il rapido sviluppo di sistemi che porta alla sostituzione periodica delle apparecchiature, molti dischi rigidi riciclati contengono informazioni che possono essere riservate (conti bancari, informazioni personali, ecc.). Sono disponibili guide per la cancellazione dei supporti magnetici.
I contenuti dei dischi rigidi sono sempre più crittografati per ottenere migliori condizioni di sicurezza. La crittografia può essere software (gestita dal sistema operativo) o gestita da un chip integrato nell'hard disk.
Al centro del disco.
Sul bordo del disco.
Sulle prime tracce.
I vecchi dischi rigidi che utilizzavano l'interfaccia Modified Frequency Modulation (in) , come Maxtor XT-2190, possedevano un'etichetta per identificare i settori danneggiati. Durante la formattazione e quindi, in preparazione all'uso, è stato necessario inserire manualmente questo elenco di settori danneggiati in modo che il sistema operativo non vi acceda. Questo elenco non era necessariamente vuoto al momento dell'acquisto.
Nel corso del tempo, i controller elettronici dei dischi rigidi hanno assunto fisicamente i settori danneggiati. Un'area del disco rigido è riservata alla riallocazione dei settori danneggiati. Le prestazioni sono ridotte, ma essendo basso il numero di settori, l'effetto è trascurabile per l'utente.
L'usura dello strato magnetico, importante sui primi hard disk ma sempre più ridotta, può causare la perdita di settori dati.
Il controllore elettronico a bordo del disco rigido gestisce il ripristino dei settori danneggiati in modo trasparente per l'utente, ma lo informa del suo stato con SMART ( Self-Monitoring, Analysis and Reporting Technology ). Nella stragrande maggioranza dei casi, il controller non tenta di recuperare nuovi settori danneggiati, ma semplicemente li contrassegna come inutilizzabili. Verranno riallocati alla successiva formattazione di basso livello in settori sostitutivi perfettamente leggibili. Tuttavia, a seconda del controller e dell'algoritmo utilizzato, la riallocazione può avvenire durante il funzionamento.
I settori danneggiati sono un ostacolo nel mirroring dei backup hardware del disco rigido (sia che si utilizzi un doppio dock con un dispositivo di copia carta offline o un comando come dd in Linux ), poiché questi settori possono esistere su un disco e non sull'altro, o anche essere in posti diversi su ogni disco, rendendo imperfetta la copia fisica.
Le dimensioni dei dischi rigidi sono standardizzate:
Esistono unità più piccole ma rientrano nella categoria dei microdrive , con una dimensione di 1 pollice (2,54 cm ).
I precedenti formati standard sono definiti in base alle dimensioni dei vassoi. Esiste anche una standardizzazione delle dimensioni dei case per consentire ai dischi rigidi di tutti i produttori di adattarsi a tutti i computer.
Fattore di forma (fattore di forma) |
Larghezza (pollici/mm) |
Lunghezza (pollici/mm) |
Altezza (pollici/mm) |
Applicazione |
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2,5″ 19 mm di altezza | 2.75 / 70 | 3.94 / 100 | 0,75 / 19 | Le unità da 2,5 pollici con la massima capacità, utilizzate nei laptop |
2,5″ 17 mm di altezza | 2.75 / 70 | 3.94 / 100 | 0,67 / 17 | Unità di media capacità utilizzate in alcuni sistemi di computer portatili |
2,5″ 12,5 mm di altezza | 2.75 / 70 | 3.94 / 100 | 0,49 / 12,5 | Unità a bassa capacità utilizzate in piccoli laptop ( notebook ) |
2,5″ 9,5 mm di altezza | 2.75 / 70 | 3.94 / 100 | 0,37 / 9,50 | Unità a capacità molto bassa utilizzate in laptop molto piccoli ( mini-notebook ) |
2,5″ 7 mm di altezza | 2.75 / 70 | 3.94 / 100 | 0.28 / 7.00 | Dischi detti "slim", formato comune per gli SSD, utilizzati in laptop molto piccoli ( mini-notebook ) |
3.5″ mezza altezza half | 4.0 / 101 | 5.75 / 146 | 1.63 / 41.5 | Dischi rigidi di fascia alta e ad alta capacità |
3.5″ a basso profilo | 4.0 / 101 | 5.75 / 146 | 1.0 / 25,4 | Unità industriali standard, la forma più comune di disco rigido |
Il disco Microdrive è stato creato nel 1998 da IBM . Microdrive è un marchio registrato per un disco rigido molto piccolo sviluppato e poi commercializzato dal 1999 per soddisfare le esigenze dei lettori di musica digitale e soprattutto della fotografia digitale .
Il Microdrive prende in prestito le dimensioni e le connessioni di una scheda di memoria CompactFlash ( CF tipo 2 ) e viene utilizzato allo stesso modo. La sua capacità varia da 170 MB a 8 GB . All'epoca questo disco aveva una capacità maggiore rispetto alle schede di memoria, ma era più costoso (meccanica di precisione con sistemi antiurto), più fragile e consumava più elettricità a causa del suo micromotore. È stato utilizzato principalmente nelle fotocamere professionali e in alcuni lettori MP3 a causa della sua grande capacità. Dal 2007 circa questo tipo di hard disk è in diretta concorrenza con le schede di memoria flash , che sono meno sensibili agli urti, perché fatte di pura elettronica e il cui prezzo è in costante diminuzione.
Un disco virtuale è un software che consente di emulare un disco da uno spazio allocato nella memoria centrale. La sua creazione viene effettuata dal driver del disco virtuale, la sua distruzione avviene resettando o spegnendo il computer (più raramente dal driver), l'accesso avviene tramite chiamate di sistema identiche a quelle per i dischi reali (il kernel deve contenere i driver corretti) . I tempi di accesso sono estremamente rapidi, tuttavia, per natura, la capacità di un disco virtuale non può superare la dimensione della memoria principale.
Poiché i dati vengono persi se la memoria non viene più alimentata con l'elettricità, i file vengono generalmente scritti su un disco virtuale per la sola lettura, copie di file su disco o file intermedi la cui perdita non ha molta importanza, ad esempio:
Storicamente, il primo disco rigido rimovibile ampiamente distribuito era un contenitore montato su rack contenente un disco rigido e dotato di un'interfaccia IDE; con questo tipo di tecnologia, non era possibile collegare a caldo. Le unità esterne hot plug commercializzate in seguito hanno principalmente una porta FireWire , eSata o USB .
I dischi rigidi esterni collegati tramite una porta USB sono sempre più convenienti, e hanno ad esempio capacità di 500 GB , 1 o 2 TB , per un uso tipico di backup di dati di grandi dimensioni (foto, musica, video). L'interfaccia è USB 2.0 o USB 3.0 e viene utilizzata anche per l'alimentazione. A volte sono dotati di due prese USB, la seconda consente una migliore alimentazione, una porta è limitata a 500 mA ; utilizzando due porte raggiunge 1000 mA .
Un SSD (per unità a stato solido ) può avere all'esterno l'aspetto di un classico hard disk, interfaccia compresa, oppure avere un formato più piccolo (mSATA, mSATA half-size, in altre parole mezzo formato) ma è in qualsiasi case composto da più chip di memoria flash e non contiene alcun elemento meccanico.
Rispetto ad un hard disk i tempi di accesso sono molto veloci per un consumo generalmente inferiore, ma al momento dell'accensione la loro capacità era comunque limitata a 512 MB e il loro prezzo molto elevato.
Dal 2008 abbiamo assistito alla commercializzazione di laptop (generalmente ultraportatili ) dotati di SSD al posto dell'hard disk, da parte della maggior parte dei maggiori produttori ( Apple , Acer , Asus, Sony, Dell, Fujitsu, Toshiba, ecc .). Questi modelli possono essere utilizzati, ad esempio, in un bus, cosa sconsigliabile per un modello con hard disk fisico, in quanto la testina di lettura potrebbe entrare in contatto con il disco e danneggiarli entrambi.
Come ogni nuova tecnologia, le funzionalità cambiano molto rapidamente:
A metà tra hard disk e SSD , gli hard disk ibridi (SSHD) sono unità magnetiche convenzionali accompagnate da un piccolo modulo di memoria flash (da 8 a 64 GB a seconda del produttore) e una memoria cache (da 8 a 64 MB a seconda del produttore).
Sviluppate principalmente per laptop, il vantaggio di queste unità risiede nel fatto di ridurre il consumo energetico, aumentare la velocità di avvio e infine aumentare la durata del disco rigido.
Quando un computer portatile con un'unità ibrida deve archiviare dati, li memorizza temporaneamente nella memoria flash, impedendo l'avvio delle parti meccaniche.
L'utilizzo della memoria flash dovrebbe migliorare i caricamenti del PC e il tempo di avvio del 20%. I laptop dovrebbero beneficiare di un aumento dell'autonomia dal 5 al 15%, che potrebbe tradursi in un guadagno di 30 minuti rispetto alle ultime generazioni di laptop .
Il numero di produttori di dischi rigidi è piuttosto limitato al giorno d'oggi, a causa di varie acquisizioni o fusioni di aziende, o addirittura dell'abbandono da parte di alcune aziende di questa attività.
I restanti produttori globali sono:
I produttori storici sono: