iTech - Il disco fisso: come funziona, le specifiche, come sceglierlo

Un po' di teoria
Il disco fisso (in inglese hard disk) è una sorta di contenitore elettronico dove vanno conservate le informazioni di cui non si ha un bisogno immediato, ma che comunque devono essere conservate. Il disco fisso fa parte della categoria memorie di massa (insieme al floppy disk e unità a nastro). Il supporto magnetico dei dischi fissi e dei floppy disk è suddiviso in una serie di cerchi concentrici separati l'uno dall'altro chiamati tracce.

La superficie del disco, quindi è divisa da questi cerchi/tracce ben distinti, che iniziano dal bordo esterno fino ad arrivare alla traccia più interna. La quantità delle tracce varia a seconda del tipo di disco. Proprio come la larghezza del disco è suddivisa in tracce, la circonferenza di ogni traccia è a sua volta suddivisa in diversi segmenti adiacenti chiamati settori. I settori contenuti nelle tracce e le tracce contenute sulla superficie del disco vengono identificati con dei numeri che vengono loro assegnati.

Per memorizzare un file su disco, il sistema operativo utilizza un gruppo di settori chiamati cluster. Ogni cluster è un'unità di allocazione di dimensione standard che può variare a seconda del tipo di disco.

Dimensione dei cluster per la FAT 16 e 32
Dimensione della partizione	Dimensione del cluster FAT 16	Dimensione del cluster FAT 32
Fino a 127 Mb	2 Kb
Da 128 a 255 Mb	4 Kb
Da 256 a 511 Mb	8 Kb
DA 512 a 1.023 Mb	16 Kb
Da 1.024 a 2.047 Mb	32 Kb
Fino a 6 Gb		4 Kb
Da 6 a 16 Gb		8 Kb
Da 16 a 32 Gb		16 Kb
Da 32 a 2 Tb		32 Kb

Ogni singolo cluster utilizzato può essere collocato in una parte qualsiasi del disco e i segmenti sequenziali di un file non vengono memorizzati necessariamente in cluster fisicamente adiacenti. Per questo motivo è bene effettuare spesso una deframmentazione del disco. Se un disco è frammentato, la testina di lettura e scrittura del disco dovrà effettuare diversi spostamenti per leggere i diversi segmenti di file e questo comporterà un rallentamento del PC.

Alla ricerca dello spazio perduto
Cerchiamo di chiarire meglio il concetto della FAT (File Allocation Table) e dei cluster. Il sistema FAT 16 può gestire al massimo 65.536 cluster, di conseguenza un hard disk da 1,3 Gb contiene cluster da 32 Kb. In altri termini un semplice file, anche molto piccolo, una semplice immagine in formato GIF o JPG di soli 250 byte occuperà comunque un cluster. Facciamo un esempio:
su un hard disk di 1,3 Gb con FAT 16 sono salvati questi file

questi tre file dovrebbero occupare un totale di 3.892 byte, ma in realtà con la FAT 16 occuperanno ognuno un cluster da 32 Kb per un totale di 96 Kb sprecando la bellezza di 94.412 byte. Sembra poco ? Pensate alle centinaia di file di piccole dimensioni, che magari avete scaricato da Internet e che sono nella cache del vostro browser (migliaia di immagini contenute in piccoli o medi file in formato html, gif e jpg, mediamente di 1 o 1,5 Kb). Se non avete a disposizione un sistema operativo che gestisca la FAT 32 potete partizionare il disco fisso. Se per esempio dividete il vostro hard disk da 1,3 Gb in due partizioni da 800 Mb (unità C:) e 500 Mb (unità D:) avrete cluster da 16 e 8 Kb. Windows 95 OSR2 commercializzato all' inizio del 1997 e Windows 98 utilizzano una FAT 32 che gestisce cluster a partire da 4 Kb. Quest'ultimo S.O. dovrebbe contenere un'applicazione per la conversione FAT 16/32 senza perdita dei dati. Per ridimensionare i cluster senza riformattare l'hard disk ci vengono in soccorso anche Partition Magic della PowerQuest Corporation, Partition-it di Quarterdeck e System Commander di V Communications. Programmi utilissimi per gestire, creare, cambiare o fondere le partizioni del disco fisso anche con file system diversi. E' il caso di ricordare, comunque, che la sicurezza di riuscita delle operazioni non è mai assoluta e di conseguenza il backup è vivamente raccomandato.

Le specifiche tecniche
Prima di acquistare o scegliere un hard disk è bene verificare le prove comparative sulle loro specifiche tecniche.

• Average seek time - Tempo medio di ricerca. E' il tempo medio impiegato dal disco per spostare le testine di lettura/scrittura fino a raggiungere una deterninata traccia.
• Average latency - Latenza media. Il tempo impiegato dal disco per far ruotare i piatti fino alla collocazione della traccia richiesta sotto le testine.
• Average access time - Tempo medio di accesso. Valore ottenuto dalla somma del tempo medio di ticerca con il tempo di latenza. Identifica il tempo impiegato dal disco per trovare un blocco dati.
• Data transfer rate o Troughput - Velocità di trasferimento dei dati. Velocità di lettura/scrittura al momento del corretto posizionamento delle testine. Questo valore è importante se si utilizzano applicazioni grafiche, un basso transfer rate le penalizza.
• Burst data transfer rate - Velocità di trasferimento in burst-mode o transfer esterno. E' la velocità di lettura delle informazioni contenute nel buffer dell'hard disk.

Sustained Transfer rate (Internal transfer rate) - Velocità di trasferimento sostenuto . Identifica l'effetivo rendimento del disco senza l'utilizzazione del buffer. 


Il disco fisso ideale

La capacità minima di un hard disk dovrebbe essere compresa tra i 15 e i 20 Gb ( 30 - 40 Gb per un PC multimediale), deve disporre di una memoria cache integrata per velocizzare gli accessi ai dati.

EIDE (Enhanced Integrated Device Electronics) o SCSI (Small Computer Standard Interface)?

I dischi EIDE sono abbastanza veloci e sono idonei per quasi tutte le applicazioni. Se si hanno esigenze spinte ( ad esempio server ) è consigliabile rivolgere l'attenzione su uno SCSI (si legge scasi) che, comunque, è generalmente più caro del 25-35% e che richiede un adattatore. Per un EIDE è bene orientarsi su una velocità di rotazione di 5400 giri al minuto con un tempo di accesso max di 10-12 millisecondi ( o comunque inferiore ai 15 millisecondi ). Ricordate che maggiore sarà la velocità di rotazione e più elevati saranno i dati letti a parità di tempo. I controller EIDE sono integrati su tutte le schede madri e hanno un costo contenuto. Grazie allo Standard Ultra Ata 66 anche le prestazioni non sono più un grosso problema. Avendo la possibilità di gestire solo 4 periferiche per PC può rappresentare una limitazione.


Come funzionano

L'interfaccia EIDE è munita di due canali (primario e secondario) ognuno dei quali può supportare due unità, per un totale quindi di quattro unità. Come già accennato è più economica della SCSI, ma meno veloce:

Pio Mode	Standard	Velocità di trasferimento max Mb/s
Pio Mode 0	Ata	3
Pio Mode 1	Ata	5
Pio Mode 2	Ata	8,3
Pio Mode 3	Fast-Ata	11,1
Pio Mode 4	Ata 2	16,6
Ultra DMA-33 (o Pio Mode 5)	Ultra - Ata 33	33,3
Ultra DMA-66	Ultra - Ata 66	66,6

L'interfaccia SCSI, molto più professionale, funziona come se fosse una specie di rete locale in piccolo, consentendo di collegare otto dispositivi di cui uno è la scheda di controllo. Ciò consente una comunicazione diretta fra un'unità e l'altra senza coinvolgere l'unità centrale, le diverse periferiche possono occupare contemporaneamente lo stesso bus ( non consentito nella EIDE ). Nella tabella sono riportate le velocità SCSI:

Tipo	Nr. di fili nel cavo	Velocità di trasferimento MByte/sec
SCSI	50	5
SCSI-2	50	10
SCSI-3	50	20
Fast SCSI-20	50	20
Fast SCSI-40	50	40
Wide SCSI	68	20
SCSI Fast 20 Wide	68	40
SCSI Fast 40 Wide	68	80
SCSI Fiber Channel	Seriale	100

Tabella comparativa degli standard

	EIDE	SCSI
Applicazioni	Sistemi monoutente	Workstation professionali
Dispositivi supportati	Dischi fissi, lettori CD-ROM , unità a nastro	Dischi fissi interni ed esterni, CD-ROM, scannere e numerosi altri
Capacità max	8.4 Gb	Illimitata
Transfer rate	16, 33, 66 MB/s	80 MB/s (100 con fiber channel)
Massimo n. dispositivi	Due sul canale primario e due sul canale secondario	7 o 14 (Wide Scsi)
Installazione	Connettore sulla scheda madre	Richiede un adattatore SCSI

Diamo infine qualche suggerimento per mantenere il disco semprein ottima forma:

• Non spostare mai il disco quando il PC è acceso, un urto potrebbe causare un danno irreparabile al supporto del disco e alle testine;
• Eseguire lo Scandisk periodicamente per identificare eventuali errori o settori difettosi;

Eseguire periodicamente la deframmentazione del disco per ricompattare i cluster appartenenti agli stessi file;


Davide Cosenza

Links utili

Adaptec Buslogic IBM Quantum Seagate Western Digital