hard disk

 Un disco rigido o disco fisso, anche chiamato hard disk drive(abbreviazioni comuni: "hard disk”)è un dispositivo di memoria di massa di tipo magnetico che utilizza uno o più dischi magnetizzati per l'archiviazione dei dati (file, programmi e sistemi operativi).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 o scrivendo i dati. La testina è tenuta sollevata dall'aria mossa dalla rotazione stessa dei dischi la cui frequenza o velocità di rotazione 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.Il disco rigido è una periferica di input-output del computer ed è uno dei tipi di dispositivi di memoria di massa attualmente più utilizzati essendo presente nella maggior parte dei computer ed anche in altri dispositivi elettronici.

             come funziona hard disk:

La memorizzazione o scrittura dell'informazione o dati sulla superficie del supporto ferromagnetico consiste sostanzialmente nel trasferimento di un determinato verso alla magnetizzazione di un certo numero di domini di Weiss. Ad un certo stato (verso) di magnetizzazione è associato un bit di informazione (1 o 0). Il numero di domini di Weiss che costituiscono un singolo bit, moltiplicato per la loro estensione superficiale media, rapportato alla superficie di archiviazione disponibile, fornisce la densità d'informazione (bit al pollice quadro). Quindi stipare una maggiore quantità di dati sullo stesso disco richiede la riduzione del numero di domini che concorrono alla definizione di un singolo bit e/o la riduzione dell'area di un singolo dominio magnetico.

L'evoluzione continua della tecnologia dei dischi rigidi ci ha portati ormai vicino al limite fisico inferiore tollerabile: quando infatti il numero di domini che definiscono un singolo bit si è avvicinato all'unità e la loro area è dell'ordine di pochi nanometri quadri, l'energia termica del sistema è diventata ormai paragonabile all'energia magnetica ed è sufficiente un tempo brevissimo a far invertire il verso della magnetizzazione del dominio (trattasi di una fluttuazione aleatoria) e perdere in questo modo l'informazione contenuta.

La lettura/scrittura dell'informazione magnetica in passato veniva affidata a testine induttive, avvolgimenti di rame miniaturizzati in grado di rilevare, in fase di lettura e secondo il principio di induzione magnetica, la variazione del flusso del campo magnetico statico al transitare della testina tra un bit ed il successivo di una traccia contenente i bit, oppure in maniera duale imprimere una magnetizzazione sul disco in fase di scrittura.

L'evoluzione che la spintronica ha portato nelle case di tutti sono state le testine magnetoresistive, basate su un dispositivo, la spin-valve, in grado di variare resistenza al mutare dell'intensità del campo magnetico. Il vantaggio dato da queste testine risiede nella loro sensibilità, migliore rispetto alle vecchie testine induttive, e nella loro dimensione ridottissima, cosa che consente di seguire il passo delle evoluzioni verso il nanometro per quanto riguarda l'area di un singolo bit. Infine, il prossimo futuro vedrà protagoniste della scena le testine di lettura basate sulle magnetic tunneling junction, MTJ.

                          tipi di hard disk

                differenze traHard disk IDE e Serial ATA

L’interfaccia IDE è quella più datata e per collegarla alla scheda madre è necessario un cavo piatto,largo intorno ai 6 centimetri con alcuni connettori (2 o 3) colorati.La presenza di un terzo connettore serve per poter usare un altro disco o altre periferiche (come i lettori dvd e cd) con lo stesso cavo.Bisogna però prestare attenzione a distinguere le due periferiche utilizzate, configurando i jumper sulle periferiche stesse oppure lasciando che la scheda madre si occupi di decidere quale periferica sarà “master” (padrone) e quale “slave” (schiavo). Quest’ultima configurazione è detta “Cable select”.Sulle schede madri solitamente ci possono essere due slot per collegare periferiche IDE e quindi con due cavi con tre connettori è possibile configurare fino a quattro periferiche in un computer.

L’interfaccia Serial ATA(SATA) è un pochino differente.Con questa tecnologia, si può trasmettere i dati in modo seriale: anzichè utilizzare molteplici fili per trasmettere i dati, ne vengono utilizzati solo due, uno per trasmettere i dati e uno per ricevere (più altri fili di massa e di controlli per un totale di sette).

Il cavo infatti è notevolmente diverso da quello IDE: piccolo e rosso, con dei connettori molto più facili da gestire.

Qui non abbiamo cavi con più di due connettori, ma essendo abbastanza piccoli, nelle ultime schede madri possiamo avere direttamente gli slot singoli (fino a 4 slot).Anche per quanto riguarda l’alimentazione dell’hard disk possiamo avere qualche differenza :entrambe le tipologie di hard disk con i cavi dati non ottengono alimentazione elettrica, quindi è necessario connetterli con un cavo ulteriore.Per gli hard disk IDE, il cavo è quello classico a 4 fili, presente in tutti i computer.Per gli hard disk SATA, possiamo avere due possibilità, a seconda della configurazione (e dell’età) dell’hard disk:

lo stesso cavo, con connettore bianco,per i dischi IDE,un altro cavo, solitamente con un connettore di colore nero, anche questo a quattro fili. 

Dall’avvento sul mercato dei dischi SATA, anche gli alimentatori dei case dei computer forniscono almeno un cavetto (con il connettore nero) per l’alimentazione ai dischi Serial ATA e le schede madri hanno spesso un adattatore per ottenere dal connettore bianco (classico degli IDE) il connettore nero (quello dei SATA).

                                     hard disk scsi

Per collegare un computer ad un host, il bus di collegamento ha bisogno di un host adapter SCSI che gestisce il trasferimento dei dati sul bus stesso. La periferica deve disporre di un controller SCSI, che è solitamente incorporato in tutte le periferiche, ad eccezione di quelle di più vecchia concezione. L'interfaccia SCSI viene per lo più usata per la comunicazione con unità hard disk e unità nastro di memorizzazione di massa, ma anche per connettere una vasta gamma di dispositivi, come scanner d'immagini, lettori e scrittori di CD (CD-R e CD-RW), lettori DVD. In effetti lo standard SCSI è stato ideato per favorire l'intercambiabiltà e la compatibilità dei dispositivi (tutti, almeno in teoria). Esistono anche stampanti SCSI.

In passato l'interfaccia SCSI era molto diffusa in ogni tipologia di computer, mentre attualmente trova un vasto impiego solamente in workstation, server e periferiche di fascia alta (cioè con elevate prestazioni). I computer desktop e portatili sono invece di solito equipaggiati con l'interfaccia ATA/IDE (acronimi rispettivamente di Advanced Technology Attachment e Integrated Drive Electronics) per gli hard disk e con l'interfaccia USB (Universal Serial Bus) per altre periferiche di uso comune. Queste ultime interfacce sono più lente della SCSI, ma anche più economiche. Notare che l'USB utilizza lo stesso set di comandi dello SCSI per implementare alcune delle sue funzionalità.Nel 1979 Alan Shugart, fondatore della Shugart Technology, introdusse sul mercato un'interfaccia semplificata, chiamata SASI. Contemporaneamente la divisione Periferiche della NCR Corporation (ora diventata Engenio), aveva sviluppato un prodotto più evoluto, il BYSE, e, per implementarlo, stava progettando un ASIC (Application Specific Integrated Circuit cioè circuito integrato per applicazioni specifiche o custom). Alla fine del 1981, NCR e Shugart si accordarono per far convergere il meglio delle due soluzioni in un unico progetto, in modo da costituire la base per un nuovo standard ANSI. Dopo una serie di riunioni del comitato normativo, e dopo che molti altri produttori avevano deciso di adottare il nuovo standard, fu scelto il nome SCSI.

Nel 1986, quando già lo SCSI si era largamente diffuso, l'ANSI approvò definitivamente la cosiddetta specifica SCSI (nota con la sigla X3.131-1986). Da allora lo SCSI si è affermato come uno standard industriale universale, in grado di trovare applicazioni in quasi tutti i sistemi di computer (c'è stata perfino un'implementazione SCSI per il famoso home computer Commodore 64). Il primo ASIC impiegato per realizzare un'interfaccia SCSI è stato donato dalla NCR allo Smithsonian Museum, a dimostrazione della grande popolarità raggiunta.Lo SCSI ha subito un'evoluzione negli anni, ma prima di illustrarne le caratteristiche è opportuno fare chiarezza sulla differente terminologia usata quando ci si riferisce allo standard SCSI vero e proprio, codificata da comitato T10 dell'INCITS, e dal linguaggio di uso corrente, codificato dalla associazione dei venditori di dispositivi SCSI.

Nel 2003 esistevano soltanto tre standard: SCSI-1, SCSI-2, e SCSI-3, tutti di tipo modulare, incorporanti funzionalità che i vari produttori potevano decidere di includere o non includere. I vari vendor hanno dato nomi particolari a specifiche combinazioni di funzionalità. Ad esempio il termine Ultra-SCSI è definito nello standard, ma di solito è utilizzato per indicare quelle versioni dotate di velocità di trasferimento dati doppie di quelle ottenibili con il Fast-SCSI. Questa velocità di trasferimento non è conforme alla specifica SCSI-2, ma invece è una delle opzioni previste dallo SCSI-3. Analogamente, nessuna versione dello standard richiede di indicare se il dispositivo è di tipo LVD (Low Voltage Differential) che significa che utilizza 3 volt di livello logico, invece dei 5 volt del tipo HVD (High Voltage Differential). Ciò nonostante i prodotti marcati Ultra-2 SCSI includono tutti questa opzione. Questo tipo di terminologia è utile ai consumatori perché denominare un dispositivo Ultra-2 SCSI descrive le funzionalità meglio che denominarlo SCSI-3.

Nessuna edizione della specifica SCSI ha mai prescritto il tipo di connettori da usare, che sono stati invece scelti dai vari vendor. Sebbene i dispositivi SCSI-1 siano equipaggiati tipicamente con connettori tipo Centronics Blue Ribbon, e gli SCSI-2 con connettori tipo Mini-D, non è corretto riferirsi a questi tipi come i connettori degli SCSI-1 e SCSI-2.