Dischi magnetici e SSD

Fra le memorie di massa, presenti in un computer, particolare importanza assumono gli hard disk che, grazie principalmente alle loro caratteristiche peculiari quali alta velocità e capacità, sono i candidati più accreditati, nella categoria delle memorie di massa, per essere utilizzati in modo intensivo nell'attività quotidiana, vuoi per conservare dati sui quali operare frequentemente, vuoi per conservare lo stesso sistema operativo.

Un HD è composto da uno o più dischi di alluminio (fra l'altro è questo il motivo per cui è stato chiamato hard disk, in contrapposizione agli, ormai scomparsi, floppy disk in cui il disco non era di alluminio), rivestiti di sostanza magnetizzabile, in rotazione. La testina di lettura/scrittura (una per ogni superficie), è sospesa sopra le superficie, sostenuta da un cuscino d'aria generato dalla rotazione stessa. In scrittura quando la corrente arriva alla testina, viene magnetizzata la superficie sotto la testina e le particelle si allineano in un verso o in un altro in relazione alla corrente ricevuta (positiva/negativa). In lettura quando la parte magnetizzata passa sotto la testina viene indotta una corrente positiva o negativa a seconda dell'orientamento delle particelle e si può rileggere quanto conservato.

Una sequenza di bit scritta, mentre il disco compie una rotazione completa, si chiama traccia. Una traccia non è un solco nel HD, ma un anello di sostanza magnetizzata, distinto dal successivo da un piccolo spazio. Ogni traccia è divisa in settori di lunghezza fissa (512 byte) preceduti, ognuno, da una parte non utilizzata che serve alla testina per sincronizzarsi prima della lettura/scrittura (intersector gap). I dati sono seguiti da una serie di informazioni utilizzate per il controllo/correzione degli errori. Il braccio della testina si muove radialmente rispetto alla pila di dischi, permettendo così il raggiungimento di qualsiasi parte del disco. L'insieme delle tracce che si trovano, in un certo momento, sotto le testine di lettura/scrittura che si muovono in modo solidale, viene chiamato cilindro.

Prima di poter utilizzare un disco è necessario avviare la formattazione fisica, o a basso livello, dell'unità. È durante tale formattazione che viene effettuata una mappatura del disco, creando le tracce, i settori e le informazioni che servono per rintracciare i dati conservati nel disco, che quindi consentono l'accesso al disco stesso. La presenza di spazi vuoti fra le zone mappate porta come conseguenza che la capacità di stoccaggio teorica di un HD è diversa dalla capacità formattata che è quella effettivamente utilizzabile. Quest'ultima è inferiore di circa il 15% della capacità non formattata. Per motivi di efficienza i settori vengono raggruppati in cluster che rappresentano l'unità di allocazione: un file su memoria di massa occuperà almeno un cluster.

Per formattazione logica, o ad alto livello, si intende invece la generazione da parte del Sistema Operativo delle tabelle di allocazione dello spazio, necessarie per gestire la conservazione dei file sul supporto.

Recentemente è stata introdotta una nuova tipologia di memoria di massa basata, al posto delle unità magnetizzabili, sui semiconduttori: le unità a stato solido SSD (Solid State Drive):

In realtà, come si può notare dall'immagine di confronto, negli SSD non c'è la presenza di alcun disco, il nome di disco a stato solido, termine spesso utilizzato, deriva dal fatto che questo tipo di unità assume le funzioni di un HD tradizionale. In raffronto ad un HD tradizionale offre alcuni vantaggi: rumorosità assente non essendoci parti meccaniche in rotazione, tempi di accesso ridotti, minore produzione di calore, minore possibilità di rottura e maggiore resistenza agli urti. Queste ultime caratteristiche ne hanno fatto l'unità di archiviazione predefinita nei dispositivi mobili. La giovinezza della tecnologia evidenzia, in confronto agli HD, alcuni svantaggi: maggiore costo e minore durata dovuta alla quantità limitata di operazioni di scrittura consentite. La maturazione della tecnologia porterà sicuramente all'annullamento dei suddetti svantaggi.

In un sistema Linux è possibile conoscere il modo in cui l'hard disk (qualunque sia la tecnologia con cui è costruito) viene visto dal sistema, ovvero quella che viene chiamata la geometria del disco:

# sfdisk -l 

Disk /dev/sda: 14593 cylinders, 255 heads, 63 sectors/track 
Units = cylinders of 8225280 bytes, blocks of 1024 bytes, counting from 0 
...

utilizzando il comando sfdisk (possibile per l'utente root e quindi o si utilizza, come nell'esempio, l'account di root evidenziato dal prompt #, o si utilizza il comando sudo per eseguirlo, come: sudo sfdisk -l) con il parametro -l, è possibile vedere la cosiddetta geometria CHS (Cylinders, Heads, Sectors): nel caso dell'esempio 14593,255,63. Come evidenziato, nel manuale in linea, alla pagina del comando “Questa non è necessariamente la geometria fisica del disco” ma quella utilizzata per l'accesso al disco.