MamianiLab - Liceo Mamiani Roma

DESCRIZIONE
Disco rigido Quantum Corporation per PC da 3,5” capacità 20 Gbyte 4500 rpm interfaccia IDE/ATA-100.
Fattore di forma: 3,5”
Interfaccia dati: EIDE/ATA-100
Dimensione buffer: 128 Kbyte
Velocità di rotazione dischi: 4500 giri al minuto
Byte per settore: 512
Velocità di trasferimento dati: 100 Mb/s
Tempo di ricerca: 12 ms (media) / 24 ms (massima)
Tempo di ricerca tra tracce: 2 ms
Errori non recuperabili: 1 x 10^14
Connettore: ATA-100 40 pin
peso 500 g
Prodotto dal 2000. Dal 2001 la divisione dischi rigidi di Quantum fu venduta alla Maxtor Corporation.

FUNZIONE
Il disco rigido è il componente che serve a conservare i dati in modo permanente, contrariamente alla memoria RAM, che si cancella ad ogni riavvio del computer, ed è la ragione per cui si parla talvolta di memoria di massa per designare i dischi rigidi. Il disco rigido è collegato alla scheda madre attraverso un controllore di disco rigido che funge da interfaccia tra il processore e il disco rigido. Il controllore del disco rigido gestisce i dischi a lui collegati, interpreta i comandi inviati dal processore e li invia al disco interessato. IL disco rigido è connesso al computer tramite una interfacci di connessione quali IDE, SCSI e Serial ATA.

TECNOLOGIA DEI DISCHI RIGIDI
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STRUTTURA
Un disco rigido (anche noto come hard disk) non è costituito da un solo disco, ma da più dischi rigidi in metallo in vetro o in ceramica, sovrapposti ad una distanza molto ridotta gli uni dagli altri e chiamati dischi (platters). I dischi girano molto rapidamente intorno ad un asse (ad alcuni migliaia di giri al minuto) in senso antiorario. Negli attuali dischi rigidi esistono miliardi di bit, salvati molto vicini gli uni dagli altri su uno strato magnetico di qualche micron di spessore, esso stesso ricoperta da un film di protezione. La lettura e la scrittura vengono effettuate grazie a delle testine (heads) poste da una parte e dall'altra dei piatti. Queste testine sono controllate da elettromagneti che si abbassano e si sollevano per poter scrivere o leggere informazioni. Le testine sono solo a qualche micron di distanza dal dalla superficie del disco, separate da uno strato d'aria provocato dalla rotazione dei dischi che crea un vento di circa 250 km/h. Le testine si possono muovere in senso radiale per poter coprire la superficie totale del disco. Tuttavia, le testine sono legate fra loro e solamente una sola può leggere o scrivere in un dato momento. Si parla quindi di cilindro per designare l'insieme dei dati salvati verticalmente sulla totalità dei dischi. L'insieme di questo meccanismo di precisione è contenuto in un contenitore metallico ed ermetico, dato che anche la più piccola particella può creare problemi alla superficie del disco.

FUNZIONAMENTO
Le testine di lettura/scrittura generano, quando attive, un campo magnetico che, soprattutto nel caso della scrittura magnetizzano la superficie del disco in una zona molto piccola, cosa che si traduce durante il passaggio in lettura con dei cambiamenti di polarità che inducono una corrente nelle testine di lettura, che sarà in seguito trasformata da un opportuno convertitore analogico/digitale negli uno e zeri comprensibili al computer. Le testine cominciano a scrivere i dati partendo dalla periferica del disco (pista 0), avanzando progressivamente verso il centro. I dati sono organizzati in cerchi concentrici chiamati “ piste”, create dalla formattazione a basso livello.  Le piste sono separate in zone (tra due raggi) detti settori, che contengono a loro volta i dati (comunemente minimo 512 byte per settore). Viene detto cilindro l'insieme dei dati posti su una stessa pista su dischi diversi posti verticalmente gli uni sugli) formando così nello spazio un "cilindro" di dati. Viene detto infine cluster (o in italiano unità di allocazione) la zona minima che può occupare un file sul disco. In effetti il sistema operativo sfrutta dei blocchi composti da più settori (tra 1 e 16 settori). Un file minuscolo (composto ad esempio da una sola lettera) dovrà comunque occupare un cluster formato da più settori che per la maggior parte rimarrà vuoto. Nei vecchi dischi rigidi, l'indirizzamento veniva effettuato in maniera fisica definendo la posizione del dato attraverso le coordinate cilindro / testine / settore (in inglese CHS per Cylinder / Head / Sector).

DEFINIZIONI
Capacità : volume di dati che può essere salvato sul disco.
Larghezza di banda: quantità di dati che può essere letta o scritta sul disco per unità di tempo. E' espressa in bit al secondo.
Velocità di rotazione: velocità a cui girano i piatti, espressa in giri al minuto (rpm – revolutions per minute). La velocità dei dischi rigidi varia da 4200 a 15000 rpm. Più la velocità di rotazione di un disco è elevata, migliore sarà la larghezza di banda del disco. Invece, un disco con una velocità di rotazione elevata è generalmente più rumoroso e si riscalda più facilmente.
Tempo di latenza: tempo trascorso tra il momento in cui il disco trova la pista e il momento in cui trova i dati.
Tempo medio di accesso: tempo medio che la testina impiega per posizionarsi sulla pista esatta e accedere al dato. Rappresenta quindi il tempo medio che il disco impiega dal momento in cui riceve l'ordine di fornire i dati e il momento in cui li fornisce realmente. Deve essere quindi il più piccolo possibile.
Densità radiale : numero di piste per pollice (tpi: track per inch).
Densità lineare : numero di bit per pollice su una data pista (bpi: bit per inch).
Densità di superficie : rapporto fra la densità lineare sulla radiale (si esprime in bit per pollice quadrato).
Memoria cache (o memoria tampone): quantità di memoria sul disco rigido. La memoria cache permette di conservare i dati a cui il disco accede più di frequente per migliorare le performance globali;
Interfaccia : si tratta della connettività del disco rigido. Le principali interfacce per dischi rigidi sono IDE/ATA, Serial ATA, SCSI.

NOTIZIE STORICHE
Il primo disco rigido fu inventato nel 1956 dalla IBM, su richiesta dell'US Air Force. Era parte integrante del computer Ramac 305 della IBM (Random Access Method of Accounting and Control), ed era composto da un insieme di 50 dischi in alluminio di 61 centimetri di diametro, che giravano a 3600 giri al minuto ricoperti di un sottile strato magnetico. La capacità di memorizzazione dati era pari a 5 milioni di caratteri (5 Mbyte). Questo sistema era dotato di una velocità di trasferimento dati pari a 8.8 Kbps e pesava più di una tonnellata. Nel 1962 IBM introdusse il sistema di storage su dischi 1301, dotato di una capacità di 28 MB con una velocità di trasferimento e una densità di superficie dieci volte superiore a quella del RAMAC 305 e una distanza tra le testine e la superficie del disco che passava da 20.32 µm à 6.35 µm. Dal 1962, oltre all’IBM, anche altri produttori cominciarono a produrre e commercializzare dischi rigidi.  
Nel 1965 IBM commercializzò il modello 2310 la cui particolarità era di possedere una parte rimovibile. Il modello 2314 commercializzato nel 1966 era invece dotato di testine di lettura in ferrite. Nel 1973, IBM lanciò il Winchester 3340, un disco rigido la cui testina di lettura era sollevata di soli 0.43 µm rispetto al disco. La sua aumentata capacità rispetto al primo modello del RAMAC nonché le sue dimensioni ed il peso ridotti fanno di questo disco il nuovo standard per le periferiche di memorizzazione ad accesso diretto. La sua capacità pari a 30 MByte gli valse il soprannome di 30-30 e quindi di “Winchester” ovvero il nome della famosa carabina 30-30 di fine ‘800.

Il primo disco rigido da 5 pollici e un quarto (5.25") per PC fu il modello ST-506 che vide la luce nel 1980, sviluppato dalla Seagate. Aveva una capacità di 5 Mbyte ed era dotato di motore passo-passo per il movimento delle testine. Questo modello equipaggiava anche i PC AT&T prodotti dalla Olivetti in Italia a seguito di un accordo con la multinazionale americana. Nello stesso periodo la OPE (Olivetti Peripheral Equipment) forniva i dischi rigidi per i PC Olivetti M24 e fu l’unica in Europa a progettare, sviluppare e produrre questa periferica. Nel 2007 Albert Fert e Peter Grünberg ricevettero il premio Nobel per la Fisica come pionieri dell'invenzione dell'hard-disk moderno cioè con capacità di memorizzazione superiore al gigabyte grazie alla scoperta della magnetoresistenza gigante.

Per quanto riguarda le interfacce di connessione tra disco rigido e PC, a partire dal 1979, la compagnia Shugart Associates, fondata da Alan F. Shugart, un vecchio capo produzione della IBM, mette a punto una connessione dati parallela che permette di connettere  i dischi rigidi ai computer di tipo PC e chiama questa tecnologia SASI (Shugart Associates Standard Interface). Quest'interfaccia diventerà lo SCSI (Small Computer System Inetrface) nel 1982 e sarà standardizzata dall'ANSI (American National Standards Institute) nel 1986.