Disc dur

De la Viquipèdia, l'enciclopèdia lliure.
Saltar a la navegació Saltar a la cerca
No hi ha fonts.
Aquesta entrada o secció dels components de l'ordinador no cita les fonts necessàries o n'hi ha prou insuficients .
Podeu millorar aquesta entrada afegint cites de fonts de confiança segons les directrius sobre l’ús de les fonts .
Disc dur sense tapa
Vídeo educatiu en anglès

Un disc dur [1] o el disc dur -, així com amb l'anglès frases unitat de disc dur [2] (comunament abreujat en el disc dur i amb les inicials de disc dur, HD), o la unitat de disc poques vegades es fixa [3] [4] [ 5] - en l'electrònica i tecnologia de la informació mitjançant una magnètica d'emmagatzematge massiu dispositiu que utilitza un o més discos imantats per a l'emmagatzematge de dades i aplicacions ( arxius , programes i sistemes operatius ).

El disc dur és un ordinador clau de memòria i és un dels tipus més àmpliament utilitzats de dispositius de memòria de massa que són actualment present en la majoria dels ordinadors i també en altres dispositius electrònics, com ara el PVR [6] . Ha estat durant molt de temps l'única opció en els ordinadors personals , però està experimentant una pèrdua de quota de mercat en favor dels més nous i més ràpid, però també més cars, unitats d'estat sòlid (SSD)

Història

El disc dur va ser inventat en 1956 per IBM amb la unitat d'emmagatzematge de disc 350. El primer prototip consistia en 50 discos amb un diàmetre de 24 polzades (aproximadament 60 cm) i podria emmagatzemar al voltant de 5 megabytes de dades. Era d'la mida d'un refrigerador, un pes de més d'una tona . El nom original del disc va ser fixat (disc dur), el disc dur termini (disc dur) va néixer al voltant de 1970 com un contrast amb el nounat disquet (disquets).

En 1963 , IBM també va idear el mecanisme per a l'elevació del cap per mitjà d'aire. En 1973 , IBM va introduir el model 3340 de Winchester, anomenat així per analogia amb el popular 30-30 Winchester model de cartutx de rifle, ja que estava equipat amb dos discos de 30 MB, el nom de "Winchester" va entrar en ús comú com a sinònim de disc dur, almenys fins a la dècada de 1980 [7] , ja que aquest model va ser el precursor de tots els discs durs moderns.

El primer PC model va ser el Seagate ST-508 produït per Seagate Technology en 1980 , que tenia una capacitat de 5 MB, 5,25 polzades de diàmetre i estava equipat amb un motor de passos , un per a la rotació dels discos durs i un segon per al moviment dels caps (la bobina de veu de control arribarà només uns pocs anys més tard). Aquest model equipa els ordinadors personals d'AT & T amb 286 processador produïda a la Olivetti fàbrica a Scarmagno , arran de la col·laboració de l'empresa amb seu a Ivrea amb els EUA multinacional. A el mateix temps, l'empresa OPE (Olivetti equips perifèrics), una filial d'Olivetti, subministra unitats de disc dur per M24 ordinadors; històricament, aquesta empresa va ser l'única a Europa que es va dedicar al disseny, desenvolupament i producció d'aquest tipus de perifèrics.

En 2007 Albert Fert i Peter Grünberg van rebre el Premi Nobel de Física com a pioners de la invenció del disc dur modern, és a dir, amb una major capacitat d'emmagatzematge d'un gigabyte (descobriment de la magnetoresistència gegant ).

Descripció

El funcionament d'un disc dur ( "oberta" arxiu d'informació )
Vidre trencat
8 El disc dur GigaByte s'ha desmuntat als components
Cap al final del braç de lectura amb el seu reflex a la placa.

El disc dur consisteix bàsicament en un o més ràpidament plats giratoris, feta de alumini o de vidre , recobert amb material ferromagnètic i dos caps per a cada disc (una a cada costat), que, durant el funcionament, "vola" a una distància d'uns pocs desenes de nanòmetres de la superfície del disc llegint o escrivint a la de dades . El cap es manté elevat per l’aire mogut per la rotació dels discos la freqüència o velocitat de rotació dels quals pot superar les 15.000 revolucions per minut; actualment els valors de rotació estàndard són 4.200, 5.400, 5.980, 7.200, 10.000 i 15.000 revolucions per minut.

Principis físics de la gravació i la lectura magnètica

Superfície d’un disc dur al microscopi

L'emmagatzematge o l'escriptura de la informació o dades en la superfície de suport ferromagnètic bàsicament consisteix en la transferència d'una adreça determinada a la magnetització d'un cert nombre de dominis Weiss . Una informació de bit (1 o 0) està associat amb un cert estat de magnetització (direcció). El nombre de dominis Weiss que componen un únic bit , multiplicat per la seva extensió mitjana de la superfície, en comparació amb la superfície d'emmagatzematge disponible, proporciona la densitat d'informació (bits per quadrat polzades ). Per tant, emmagatzemar més dades al mateix disc requereix reduir el nombre de dominis que contribueixen a la definició d’un sol bit i / o reduir l’àrea d’un sol domini magnètic.

L'evolució contínua de la tecnologia de disc dur ara ens ha portat a prop de la tolerables baixar límit físic: quan en realitat el nombre de dominis que defineixen un únic bit s'ha apropat a la unitat i la seva àrea és de l'ordre d'uns pocs quadrats nanòmetres , la energia tèrmica de el sistema s'ha convertit ara comparable a l'energia magnètica i un temps molt curt és suficient per invertir la direcció de la magnetització de el domini i per tant perden la informació continguda.

En el passat, la lectura / escriptura d'informació magnètica es va confiar a caps inductives, miniaturitzats de coure debanats capaços de detectar, durant la fase de lectura i d'acord amb el principi de la inducció magnètica , la variació de la flux de la estàtica magnètica camp com el cap passa entre un bit i la següent d'una pista que conté els bits, o d'una manera dual per impressionar 01:00 magnetització en el disc durant la fase d'escriptura.

L'evolució que espintrònica ha portat a les llars de tot el món han estat els caps magneto, basat en un dispositiu, la vàlvula d'espín , capaç de variar la resistència a el canvi de la intensitat de camp magnètic. L’avantatge que ofereixen aquests caps resideix en la seva sensibilitat, millor que els antics caps inductius, i en la seva mida molt petita, que permet seguir l’evolució cap al nanòmetre pel que fa a l’àrea d’un sol bit. Finalment, el futur pròxim serà veure els caps de lectura basats en la unió de túnel magnètic , MTJ, protagonistes de l'escena.

Organització lògica de dades

Típicament, per a l'emmagatzematge de dades digitals en el disc dur requereix l'operació preliminar de lògica de format amb l'elecció de el sistema d'emmagatzematge de dades lògics particular per a ser utilitzat conegut com sistema de fitxers , mitjançant el qual el sistema operatiu és capaç d'escriure i recuperar dades.

Organització física de les dades

Les dades, a nivell físic, generalment s’emmagatzemen al disc seguint un esquema d’assignació física ben definit segons el qual es pot arribar a la zona on llegir / escriure les dades al disc. Un dels més comuns és l'anomenat CHS, abreviatura de el terme anglès Cilindre / Cap / Sector; en aquesta estructura s’emmagatzemen les dades tenint com a adreça física un número per a cadascuna de les següents entitats físiques:

Placa
un disc dur està format per un o més discos paral·lels, anomenats "plats", i cada costat dels plats s'identifica amb un número únic; per a cada plat hi ha dos caps, un per a cadascun dels dos costats.
Cap
A cada placa hi ha un capçal per a cada costat del mateix, per accedir a les dades emmagatzemades per escrit o llegint; la posició d'aquest cap és integral amb la resta de les altres plaques. Dit d’una altra manera, si es col·loca un cap damunt d’una pista, tots els caps es col·locaran al cilindre al qual pertany la pista.
Estructura superficial d'una placa:
A) Traça
B) Sector geomètric
C) Sector d'una pista (o fins i tot pista d'un sector)
D) Clúster, conjunt de sectors de pista contigus
Traça
cada placa està formada per nombrosos anells concèntrics numerats, anomenats rastres, identificats cadascun per un número únic.
Sector geomètric
cada placa es divideix en "segments" radials iguals cadascun, identificats per un nombre únic.
Clúster
conjunt de sectors de pista contigus.
Cilindre
el conjunt de pistes a la mateixa distància de centre de la present en tots els discs o plats es diu un cilindre. Coincideix amb totes les pistes amb el mateix número, però amb placa diferent.
Bloc
El conjunt de sectors situats en la mateixa posició en totes les plaques.

Aquesta estructura presenta una geometria física del disc que consta d'una sèrie de CHS "coordenades", que es poden expressar mitjançant la indicació de cilindre, cap, sector. D’aquesta manera és possible adreçar de manera única cada bloc de dades del disc. Per exemple, si un disc dur consta de 2 discs (o equivalents a 4 plats), 16384 cilindres (o equivalents a 16.384 pistes per plat) i 16 sectors, i cada sector d’una pista té una capacitat de 4096 bytes, la capacitat del el disc tindrà 4 × 16384 × 16 × 4096 bytes, és a dir, 4 GB.

El factor d'entrellaçat és el nombre de sectors del disc dur que ha de ser omesos per tal de llegir tots aquells a la pista de forma consecutiva. Això depèn estrictament de les característiques de rendiment del disc dur, és a dir, de la velocitat de rotació del disc, del moviment dels cercadors amb els seus caps i de la velocitat de lectura-escriptura del mateix cap.

Aquest procés es va introduir perquè inicialment les CPU , que rebien i reprocessaven les dades llegides, realitzaven aquestes accions a una velocitat inferior a la velocitat de lectura / escriptura del disc dur, després, un cop reprocessades les dades procedents d’un sector, el cap es trobaria ja més enllà del començament del proper sector. En alternar els sectors regularment i llegir-los segons el factor específic d’entrellaçament, es va accelerar el disc dur i l’ordinador. Els discs durs moderns no necessiten intercalació.

Estructura d’un sector

El sector és la unitat més petita del format de baix nivell que afecta l'estructura física del disc dur ( el format físic no s'ha de confondre amb el format lògic que es refereix a la creació de les taules d'assignació de fitxers [ FAT ] necessàries pel sistema operatiu per gestionar i examinar les dades de les carpetes de disc). En general, els sectors s’agrupen lògicament en clústers per motius d’eficiència, de manera que quan parlem de clústers ens referim a un grup de sectors. Recordeu que un fitxer sempre ocupa com a mínim un clúster. Per accedir a un sector, cal especificar la superfície (plat), la pista i el propi sector. El sector no és un simple espai al disc que es pot emmagatzemar, però també té una estructura particular que es pot resumir linealment de la manera següent (la mida d’un sector és variable entre 32 bytes i 4 KB, normalment 512 bytes):

<IRG> <SYN, SYN> <HEADER> <DATA> <BCC>.

El GRI és InterRecordGap, que és la part desmagnetitzat de la pista que serveix per anunciar l'inici de el sector (o el seu extrem). La part anomenada "SYN, SYN" són coneguts bytes per al rellotge de lectura, és a dir, que s'utilitzen per sincronitzar un rellotge de lectura real, generat pel combinat PLL i VCO , amb el rellotge d'escriptura original. Al centre hi ha el "HEADER", part del sector on s'emmagatzema la informació necessària per ubicar el mateix sector a tot el disc dur, és a dir, en aquell moment el cap està llegint-escrivint. Segurament la part més important és la "DADES", és a dir, on les dades s'han empaquetat a través de registres de manera que la proporció entre dades "útils" i informació és elevada: les dades assignades al sector han de ser superiors a la informació d'assignació del sector en si. Una altra part important de l'estructura d'un sector és el "BCC", caràcter de comprovació de bloc. Aquesta part del sector és el resultat d'una funció calculada al bloc "dades" i té com a finalitat confirmar la lectura correcta de la informació, és a dir, de les dades i fer evident qualsevol error de lectura.

Recentment, el nom comercial de format avançat es va introduir, tots els fabricants apliquen un logotip irrefutables especial en tots els discs durs que tenen grans sectors de 512 bytes que utilitzen aquest nom comú. Cada fabricant adopta una estructura específica per als sectors individuals dels AF discos que conté, a més de parts homòlogues dels descrits, un veritable CRC i altres paràmetres de construcció de propietat, depenent de el model i l'ús previst del producte específic.

Sector d’arrencada del sistema operatiu

En el cas dels discs durs amb un sistema operatiu (SO) instal·lat, el primer sector del disc, conegut com a sector d’arrencada, és l’anomenat Master Boot Record (MBR) que conté les instruccions per iniciar ( arrencar ) el funcionament i la taula de particions del disc. En el cas d'un disc dur amb particions, cada partició també conté el seu propi sector d'arrencada, possiblement, llançat des del MBR.

Característiques de rendiment

Increment de la capacitat al llarg del temps.

Els discs durs moderns tenen una capacitat i un rendiment molt més elevats que els primers models, però ja que mentrestant la velocitat i el rendiment de les memòries d’accés aleatori ( RAM i ROM ) han augmentat molt més, la seva velocitat en llegir i escriure dades, però, segueixen sent diversos ordres de magnitud inferior al rendiment de la memòria RAM i dels components d’estat sòlid que equipa un ordinador. Per aquesta raó, el disc dur és sovint la causa principal de la desacceleració d'un ordinador ( coll d'ampolla ), especialment quan, a causa d'una memòria RAM més baixa que la memòria virtual requerida per els que s'executen programes , el sistema operatiu es veu obligat a realitzar un gran nombre de swap de operacions entre el disc i la principal memòria .

Les principals característiques de rendiment d’un disc dur són:

  • la capacitat d'emmagatzematge;
  • el temps d'accés a les dades;
  • la velocitat de transferència de dades.

La capacitat d'emmagatzematge s'expressa típicament en gigabytes (GB). Els fabricants utilitzen gigabytes decimals, en lloc de les aproximacions de potència de dos utilitzats per la memòria . Això vol dir que la capacitat d'un disc dur és en realitat una mica més petita que la d'un mòdul de memòria amb la mateixa capacitat, i la bretxa augmenta a mesura que augmenta la mida. Quan la capacitat s'expressa en GB, el factor de correcció és (1000/1024) 3, que és aproximadament 0,93, de manera que una unitat de disc dur de 320 GB té una capacitat efectiva d'aproximadament 298 GiB . Actualment (abril de 2017) els discs durs estan a la venda amb una capacitat de fins a 10 TB . Algunes empreses agrupen diversos discs en una sola caixa, és un truc per poder oferir la màxima capacitat d'emmagatzematge en l'espai mínim, per exemple: Lacie Big Disk, Maxtor Shared Storage, etc. La capacitat es pot augmentar augmentant la densitat amb què s’emmagatzema la informació a les paelles que formen el disc dur o utilitzant-ne un major nombre.

El temps d’accés és la variable més important per determinar el rendiment d’un disc dur (conèixer el model es pot remuntar fàcilment a les dades tècniques de la unitat, inclòs el temps d’accés; molts fabricants d’ordinadors no mencionen aquestes dades i, de vegades, ni tan sols marca i model). Aquest és el temps mitjà necessari per trobar dades, que resideixen en un punt aleatori del disc. El temps que triga depèn de la velocitat del cap per moure’s a la pista on resideixen les dades i de la velocitat de rotació del disc; com més gran sigui la velocitat, més curt és el temps que pren perquè les dades passen per sota del cap si no va arribar a les dades en el temps, durant la rotació anterior (latència rotacional). Per tant, els fabricants estan tractant de fer que els caps que són més lleugers i més lleuger (que es pot moure més ràpid perquè tenen menys inèrcia ) i discos que giren més ràpid. Temps d'accés típica per a una unitat de disc dur 7200 rpm és d'aproximadament 9 mil·lisegons (ms), per a un disc dur 15.000 rpm és menys de 4 ms.

La velocitat de transferència és la quantitat de dades proporcionades per la unitat de disc dur en un temps donat (típicament 1 segon es pren com a referència). L’ús de discos que giren més ràpid o l’augment de la densitat d’emmagatzematge condueix a una millora directa de la velocitat de transferència. Cal recordar que la velocitat de transferència disminueix en proporció a el nombre de discontinuïtats en els sectors que conformen la buscats arxiu (vegeu la fragmentació ).

A més de les tres vistes anteriors, altres funcions afecten en menor mesura el rendiment d’un disc dur. Entre aquests:

El buffer és una petita memòria cau (en general d'uns pocs megabytes ) que es troba en el disc dur, que té la tasca d'emmagatzemar les últimes dades de lectura o escriptura del disc. En el cas que un programa llegeixi repetidament la mateixa informació, es pot trobar al buffer en lloc del disc. Com que la memòria intermèdia és un component electrònic i no pas mecànic, la velocitat de transferència és molt més gran, amb el pas del temps, la capacitat d’aquesta memòria sempre ha anat augmentant, actualment (abril de 2017) 64 MB o fins i tot 128 MB tenen una mida bastant habitual, fins fins a 256 MB en els millors models.

La connexió d'interfície entre la unitat de disc dur i la placa base (o, més específicament, el controlador ) pot afectar el rendiment mitjançant l'especificació de la velocitat màxima a la qual la informació pot transferir-se a o des de la unitat. Interfícies de moderns com ara ATA 133, Serial ATA, o SCSI pot transferir centenars de megabytes per segon, molt més que qualsevol sola llauna de disc dur, i de manera que la interfície generalment no és un factor limitant. Això pot canviar quan s'utilitzen múltiples discs en un RAID configuració, en aquest cas és important utilitzar la més ràpida possible de la interfície, tal com 2 Gb / s de canal de fibra .

Temps d'accés al disc

El temps d'accés al disc es veu afectat per cinc factors:

  • Controller Overhead (controlador overhead): aquest és el temps necessari per gestionar les dades i enviar la interrupció apropiat; és el mínim absolut;
  • El temps de cerca: és el temps que es necessita per moure el cap a la pista; és el factor més crític ja que es tracta d’un moviment mecànic i no pas d’un impuls elèctric; això vol dir que no pot baixar d’unes quantes desenes de mil·lisegons;
  • Temps d'avaluació: és el temps necessari per a cancel·lar el cap a la pista després de moure; que sovint s'incorpora en temps de recerca;
  • Temps de latència: (també la latència rotacional) és el temps necessari per al començament de el sector desitjat sigui sota el cap a causa de la rotació del disc; òbviament, depèn de la velocitat de l' eix ; per exemple, amb una velocitat (típica) de 5400 rpm , el temps màxim de latència és d'aproximadament 11 mil·lisegons;
  • El temps de rotació: és el temps necessari perquè el sector passi per sota del cap, temps durant el qual es llegeix o escriu el sector.

Temps d'accés: controlador sobrecarregat + temps de cerca + latència + temps de rotació

Mètodes d’escriptura en HD

Hi ha diverses tècniques per a la redacció dels mitjans de comunicació magnètica: [8]

  • Registre longitudinal, registre estàndard, on el registre i la lectura magnètica romanen al nivell superficial del suport, amb aquesta tecnologia s’ha aconseguit una densitat de 0,1-0,2 terabits per polzada quadrada.
  • El registre perpendicular o PMR (Perpendicular Magnetic Recording), dissenyat per Hitachi el 2005, ha obert el camí a una nova generació de discs durs, amb deu vegades més capacitat en la mateixa mida (o, en paral·lel, mida 10 vegades inferior a la mateixa capacitat) , gràcies a una major densitat amb què s’emmagatzema la informació en el material magnetitzat que constitueix les plaques del disc, amb aquesta tecnologia s’ha aconseguit una densitat igual a 1,1 terabits per polzada quadrada.
  • SMR (Shingled Magnetic Recording), el mòdul de lectura dels caps és més petit que el d’escriptura, aquesta tècnica modifica la posició relativa entre aquests dos mòduls, de manera que en la fase d’escriptura les traces es superposen lleugerament, deixant només la part que aleshores el mòdul de lectura pot llegir-lo, amb aquesta tecnologia s’ha aconseguit una densitat d’1,4 terabits per polzada quadrada.
  • HAMR (Heat Assisted Magnetic Recording), intenta augmentar la densitat mitjançant l’ús d’un làser que escalfa el suport magnètic durant la fase d’escriptura, aquesta tecnologia no s’ha utilitzat a causa dels seus alts costos de producció i la seva fiabilitat reduïda, amb aquesta tecnologia una densitat d'1,66 terabits per polzada quadrada. [9]
  • MAMR (Microwave Assisted Magnetic Recording), variació de HAMR, on s’utilitza un "oscil·lador de parell de gir" que funciona a una freqüència prou alta (20-40 GHz), que a més de reduir els costos permet un augment de densitat més, que amb amb aquesta tecnologia s’ha aconseguit una densitat de 4 terabits per polzada quadrada.

Altres característiques

Disc dur de 2,5 "de 40 GB Hitachi
Microdrive IBM

Els discs durs es produeixen en 7 mides estandarditzades anomenades "factor de forma" i fan referència al diàmetre del disc en polzades: 8 "- 5,25" - 3,5 "- 2,5" - 1,8 "- 1" - 0,85 ". El primer (3,5") s’utilitzen en ordinadors personals anomenats escriptoris, servidors i unitats NAS , unitats d’emmagatzematge remot a xarxes d’ordinadors i recentment també estan disponibles per a ús domèstic. El segon (2,5 ") en ordinadors portàtils i allà on hi ha poc espai i / o font d'alimentació, el més petit en dispositius de butxaca. Tots els formats també s'utilitzen per crear memòries massives externes als ordinadors, que es poden connectar mitjançant un cable USB o FireWire , s’utilitza quan és necessari ampliar la capacitat d’emmagatzematge de l’ordinador o quan és necessari transportar fàcilment grans quantitats de dades.

Al 3,5 "format, la font d'alimentació té lloc a través d'una font d'alimentació connectada als de la xarxa , el 2,5" format generalment s'alimenta directament des la interfície de cable ; els més petits de la bateria de el dispositiu en el qual resideixen. A l'abril de 2017, la capacitat màxima d'emmagatzematge d'aquests dispositius és de 10 terabytes . Dos fabricants, Seagate Technology i Western Digital , el subministrament d'aquests dispositius mitjançant la diferenciació dels seus models basats en el rendiment, la velocitat i el consum d'energia, les unitats destinades per a RAID tenen un MTBF de 2.000.000 hores (228 anys). Els discs durs de 2,5 "són més petits i són menys exigents, però al preu d'una capacitat i un rendiment significativament inferiors i de costos més elevats (per exemple, una velocitat de centrifugació de 4200 o 5400 rpm, en lloc de 7200 rpm o més dels discs durs. 3.5" ). El disc dur d'una polzada és la més recent al mercat i es correspon amb la compact flash format de tipus II, només dos o tres centímetres gran i tan gruixut com una targeta de crèdit, però encara capaç d'emmagatzemar alguns gigabytes de dades (vegeu IBM Microdrive ).

Els discs durs més ràpids, amb motors més potents, desenvolupen molta calor. Alguns fins i tot necessiten refrigerar-se amb ventiladors especials.

Signes de bloqueig del cap en un disc dur d'última generació

El so emès per un registre es compon d'una xiulada continu, generada per la rotació dels discos i un cruixit intermitent, dels quals cada clic correspon a un moviment del cap. En molts casos, el soroll generat pot ser molest, per tant, els fabricants solen adoptar solucions tècniques per reduir-lo al mínim, però inevitablement, un disc ràpid és més sorollós que un de lent; entre les diverses dades proporcionades pel fabricant per a un model donat, el valor de soroll expressat en dB també apareix.

Per a una major flexibilitat, en alguns discs es pot configurar la velocitat de moviment del cap mitjançant un programari; alguns fabricants, per reduir el soroll per uns pocs decibels, utilitzen el casquet com un suport per a l'eix de rotació en lloc de l' coixinet . Les anomalies en els sons emesos pel disc dur són indicatius de danys mecànics greus, cosa que fa que les dades siguin inaccessibles i només en algunes tècniques sofisticades de recuperació de dades es puguin tornar a fer disponibles. També es registra una millora significativa en el consum d’electricitat (Wh), sempre disminuint gràcies al control cada vegada més sofisticat de les peces mecàniques en moviment, com ara la gestió de la velocitat de moviment dels caps proporcional al temps que trigarà a obtenir fins al punt en què passaran les dades, és inútil arribar primer al lloc i després haver d'esperar, millor arribar just a temps amb una velocitat menor, significa menys consum de corrent i menys soroll.

Interfícies

El disc dur es posa en comunicació amb la placa base i el processador a través de diversos possibles interfícies .

Interfície IDE-ATA

IDE connector d'un disc dur

La interfície més comú fins a principis dels anys 2010 va ser IDE (Integrated Drive Electronics, "memòria massiva amb electrònica integrada"), que més tard es va convertir en EIDE i Serial ATA . Un cable pla, generalment gris, s’utilitza per connectar el disc dur a la placa base. Sovint, el cable té un tercer connector per poder utilitzar un altre disc (o altres dispositius ATA, com ara reproductors de CD) amb el mateix cable. En aquest cas, per tal de distingir entre els dos perifèrics, que han de configurar-se com a mestre (master) i un altre com esclau (esclau). Aquesta configuració es pot fer de forma manual, movent els ponts sobre els perifèrics, o automàticament si s'estableixen com a selecció de cable. En aquest darrer cas, la placa base decideix qui és l’amo i qui és l’esclau. Això és particularment útil quan s'utilitzen discs durs antics o en cas de baixa compatibilitat entre diferents unitats (per exemple, dos discs durs, però també un disc dur i un reproductor de CD).

Una placa base en general té dos connectors IDE (primàries i secundàries, sovint anomenats canals i incorrectament controlador), a cada un dels quals és possible connectar dos unitats per a un total de quatre dispositius. No falten plaques base amb quatre connectors. El cable IDE no porta la font d'alimentació necessària per al funcionament dels perifèrics, que per tant s'ha de connectar a la font d'alimentació mitjançant un cable separat.

En general, un ordinador personal té un disc dur com un mestre al canal IDE primari, però depenent de el sistema operatiu utilitzat, pot residir en qualsevol interfície IDE.

Aquí teniu un exemple de les possibles connexions a l'IDE d'un PC:

  • canal principal:
    • Mestre: disc dur;
    • Esclau: reproductor de CD (amb el pont de selecció de cable)
  • canal secundari:
    • Mestre: disc dur;
    • esclau: gravadora de DVD

Configuració del mestre, esclau, selecció de cable

Cada unitat que pot ser connectat a un cable IDE (disc dur, CD / DVD / cremador) té un grup de pins a la part posterior, entre el connector per al cable IDE i l'altre per al subministrament d'energia, que pot ser connectat a dos de dos en un pont especial. La posizione dei jumper per ottenere le diverse funzioni è normalmente descritta sull'etichetta che riporta le caratteristiche del disco rigido. Di norma, il disco primario è impostato come master , e un disco secondario (o un lettore/masterizzatore CD/DVD) come slave . Inoltre l'impostazione master è il più delle volte obbligatoria nel caso il disco rigido venga utilizzato in un box come disco esterno.

Serial ATA

Disco rigido con connettore Serial ATA (il secondo da sinistra)

Negli ultimi anni con l'evoluzione delle periferiche di memorizzazione l'interfaccia ATA ha mostrato i suoi limiti tecnologici e quindi è stata sostituita da una nuova versione chiamata Serial ATA o SATA. Questa nuova interfaccia ha come principale caratteristica quella di trasmettere i dati in modo seriale e quindi invece di utilizzare molteplici fili per trasmettere i dati ne utilizza solo due, uno per trasmettere i dati e uno per ricevere, oltre a due fili per le masse. In realtà il cavo è a sette fili dato che lo standard utilizza anche alcuni fili come segnali di controllo.

Tecnologie SATA

Recentemente nei dischi SATA è stata implementata una tecnologia ereditata dai dischi SCSI : l' NCQ , sigla di N ative C ommand Q ueuing .

Quando un processo richiede di accedere al disco rigido, la CPU invia una richiesta I/O (Input/Output) e, se il dato non è già presente in una delle cache di memoria del disco (solo nel caso di lettura dei dati), le testine vengono attivate e posizionate in modo da potere iniziare la lettura/scrittura dei dati. Se occorre accedere a una serie di dati non sequenziali distribuiti in varie zone del disco, le testine dovranno saltare da un cilindro all'altro, avanti e indietro.

Per esempio, se la sequenza di accesso è 1, 4, 3, 5, 2, 6, 7 (immaginando che la sequenza numerica corrisponda all'angolo di rotazione), si perderanno parecchi cicli di rotazione prima che le testine abbiano visitato tutti i blocchi di dati. Con l'NCQ, il disco rigido crea una coda delle richieste di accesso, quindi le riordina (ne cambia la sequenza) per ridurre al minimo il numero di rotazioni e il tragitto delle testine in modo da eseguire tutti gli accessi nel più breve tempo possibile.

La rotazione dei piatti e il posizionamento sulla traccia (seek) sono i due criteri per ottimizzare l'esecuzione dei comandi in coda, così da compiere il tragitto più breve per visitare tutti i blocchi di dati che la coda di comandi prevede di leggere e scrivere. Questo meccanismo di accodamento e riordino è paragonabile all'ottimizzazione delle consegne da parte di un postino che debba consegnare centinaia di lettere in diverse zone di una città; anziché esaminare una consegna per volta in sequenza e saltare continuamente da un capo all'altro della città, il postino stabilisce un percorso che richiede il tempo minore per eseguire tutte le consegne. Per utilizzare al meglio l'NCQ occorre che le applicazioni stabiliscano code di comandi, cosa che non succede se è in esecuzione una singola applicazione che attende la risposta a una richiesta di dati prima di inviare la richiesta successiva.

Sono stati introdotti dischi rigidi SATA 2 con un'interfaccia in grado di trasmettere fino a 3 Gigabit/s, e dischi rigidi SATA 3 con un'interfaccia in grado di trasmettere fino a 6 Gigabit/s.

Interfaccia SCSI

Un altro tipo di interfaccia utilizzata per hard-disk è l'interfaccia SCSI , di prestazioni più elevate rispetto alla tecnologia ATA-IDE, ma dal costo superiore, impiegata tipicamente su computer di fascia più alta.

Operazioni su disco rigido

In generale su disco rigido sono possibili le seguenti operazioni:

Note

  1. ^ Un esempio d'uso si può trovare sul sito web della Microsoft nell'articolo Come migliorare le prestazioni del computer .
  2. ^ "Hard disk drive" è un prestito dell' inglese . La traduzione letterale di "hard disk drive" è "unità a disco rigido".
  3. ^ "Fixed disk drive" è un prestito dell' inglese . La traduzione letterale di "fixed disk drive" è "unità a disco fisso".
  4. ^ Un esempio d'uso si può trovare nell'articolo di Trackback Hard disk: Raidsonic presenta docking station .
  5. ^ abbreviato in fixed disk o FDD ; poiché "FDD", in ambito informatico, è principalmente la sigla di " floppy disk drive ", è preferibile non utilizzare "FDD" se si vuole evitare equivoci con il floppy disk drive.
  6. ^ I tuoi trionfi passeranno alla storia , in Play Generation , n. 68, Edizioni Master, luglio 2011, p. 70, ISSN 1827-6105 ( WC · ACNP ) .
  7. ^ MCmicrocomputer 63 .
  8. ^ Western Digital: hard disk da 40 TB con la tecnologia MAMR
  9. ^ WD: dischi rigidi fino a 40TB con la nuova tecnologia MAMR a partire dal 2019

Bibliografia

Voci correlate

Altri progetti

Collegamenti esterni

Controllo di autorità Thesaurus BNCF 6466 · LCCN ( EN ) sh88002126 · GND ( DE ) 4198218-6 · BNF ( FR ) cb120661472 (data)
Estratto da " https://it.wikipedia.org/w/index.php?title=Disco_rigido&oldid=121591891 "