HDD Disco rigido o Hard Disk

Cos’è un’unità disco rigido?

Un’unità disco rigido (HDD) per computer è un dispositivo di archiviazione dati non volatile. Non volatile si riferisce ai dispositivi di archiviazione che mantengono i dati archiviati quando sono spenti. Tutti i computer hanno bisogno di un dispositivo di archiviazione e gli HDD sono solo un esempio di un tipo di dispositivo di archiviazione.

Gli HDD sono solitamente installati all’interno di computer desktop, dispositivi mobili, elettronica di consumo e array di archiviazione aziendali nei data center. Possono archiviare sistemi operativi, programmi software e altri file utilizzando dischi magnetici.

Più specificamente, le unità disco rigido controllano la lettura e la scrittura del disco rigido che fornisce l’archiviazione dei dati. Gli HDD sono utilizzati come dispositivo di archiviazione primario o secondario in un computer. Si trovano comunemente nell’alloggiamento dell’unità e sono collegati alla scheda madre tramite un cavo Advanced Technology Attachment (ATA), Serial ATA, Parallel ATA o Small Computer System Interface (SCSI), tra gli altri formati. L’HDD è anche collegato a un’unità di alimentazione e può conservare i dati archiviati quando è spento.

Un’unità disco rigido, spesso abbreviata in hard disk, e un disco rigido non sono la stessa cosa, ma sono confezionati come un’unità e entrambi i termini possono riferirsi all’intera unità.

Perché i computer hanno bisogno di dischi rigidi?

I dispositivi di archiviazione come i dischi rigidi sono necessari per installare sistemi operativi, programmi e dispositivi di archiviazione aggiuntivi e per salvare documenti. Senza dispositivi come gli HDD che possono conservare i dati dopo essere stati spenti, gli utenti di computer non sarebbero in grado di archiviare programmi o salvare file o documenti sui loro computer. Ecco perché ogni computer ha bisogno di almeno un dispositivo di archiviazione per conservare in modo permanente i dati finché sono necessari.

Come funzionano i dischi rigidi?

La maggior parte dei dischi rigidi di base è composta da diversi piatti, un disco circolare fatto di alluminio, vetro o ceramica, che sono posizionati attorno a un mandrino all’interno di una camera sigillata. Il piatto gira con un motore che è collegato al mandrino. La camera include anche le testine di lettura/scrittura che registrano magneticamente le informazioni da e verso le tracce sui piatti usando una testina magnetica. I dischi hanno anche un sottile rivestimento magnetico su di essi.

Il motore fa girare i piatti fino a 15.000 rotazioni al minuto. Mentre i piatti girano, un secondo motore controlla la posizione delle testine di lettura e scrittura che registrano e leggono magneticamente le informazioni su ogni piatto.

Capacità di archiviazione dell’unità disco rigido
Alcune delle capacità di archiviazione più comuni includono quanto segue:

• 16 GB, 32 GB e 64 GB. Questo intervallo è tra i più bassi per lo spazio di archiviazione HDD e si trova in genere in dispositivi più vecchi e più piccoli.
• 120 GB e 256 GB. Questo intervallo è generalmente considerato un punto di ingresso per dispositivi HDD come laptop o computer.
• 500 GB, 1 TB e 2 TB. Circa 500 GB e oltre di spazio di archiviazione HDD sono in genere considerati decenti per un utente medio. Gli utenti possono molto probabilmente archiviare tutta la loro musica, foto, video e altri file con questo spazio. Gli individui con giochi che occupano molto spazio dovrebbero trovare adatti da 1 TB a 2 TB di spazio HDD.
• Più di 2 TB. Qualsiasi spazio HDD superiore a 2 TB è adatto per gli utenti che lavorano con file ad alta risoluzione, che hanno bisogno di archiviare o ospitare una grande quantità di dati o che vogliono utilizzare quello spazio per backup e ridondanza.

Attualmente, l’HDD con la capacità più elevata è di 20 TB. Tuttavia, un HDD ha in realtà meno spazio di quanto pubblicizzato, poiché il sistema operativo, le strutture del file system e alcune procedure di ridondanza dei dati utilizzano una parte di quello spazio.

Componenti e fattori di forma del disco rigido

I componenti dell’unità disco rigido includono il mandrino, il piatto del disco, l’attuatore, il braccio dell’attuatore e la testina di lettura/scrittura. Sebbene il termine possa riferirsi all’unità nel suo complesso, il termine disco rigido è l’insieme di dischi impilati, in altre parole, la parte dell’HDD che archivia e fornisce accesso ai dati su una superficie carica elettromagneticamente.

Il fattore di forma dell’HDD si riferisce alle dimensioni fisiche o alla geometria del dispositivo di archiviazione dati. I fattori di forma dell’HDD seguono una serie di standard di settore che regolano la loro lunghezza, larghezza e altezza, nonché la posizione e l’orientamento del connettore dell’interfaccia host. Avere un fattore di forma standard del settore aiuta a determinare una compatibilità comune con diversi dispositivi di elaborazione.

I fattori di forma più comuni per gli HDD nei sistemi aziendali sono 2,5 pollici e 3,5 pollici, noti anche come fattore di forma piccolo (SFF) e fattore di forma grande (LFF). Le misure da 2,5 pollici e 3,5 pollici rappresentano il diametro approssimativo del piatto all’interno degli alloggiamenti dell’unità.

Sebbene esistano altri fattori di forma, entro il 2009 i produttori hanno interrotto lo sviluppo di prodotti con fattori di forma da 1,3 pollici, 1 pollice e 0,85 pollici. Il calo del prezzo della memoria flash ha reso questi altri fattori di forma quasi obsoleti. È anche importante notare che mentre le dimensioni nominali sono in pollici, le dimensioni effettive sono specificate in millimetri.

Molte unità a stato solido (SSD) sono progettate anche per il fattore di forma HDD. Le SSD che si adattano agli stessi slot degli HDD in genere utilizzano l’interfaccia SATA o SCSI (SAS) seriale per trasferire dati da e verso il sistema di elaborazione host.

Cosa sono gli HDD esterni?

La maggior parte degli HDD si trova internamente a un computer e funziona come indicato sopra. Tuttavia, gli individui possono anche acquistare dischi rigidi esterni. I dischi rigidi esterni possono essere utilizzati per espandere la capacità di archiviazione di un computer o per fungere da dispositivo portatile per il backup dei dati. Le unità esterne si collegano a un computer o dispositivo tramite interfacce come USB 2.0, USB-C o con SATA esterno (eSATA). I ​​dischi rigidi esterni possono anche avere velocità di trasferimento dati inferiori rispetto agli HDD interni.

Il vantaggio principale di un disco rigido esterno, oltre a essere in grado di espandere lo spazio di archiviazione di un dispositivo, include la portabilità. Gli utenti possono archiviare dati da più dispositivi e portarli fisicamente con sé ovunque vadano.

Errori comuni del disco rigido

I dischi rigidi possono guastarsi per tutti i tipi di motivi. Tuttavia, i guasti rientrano generalmente nelle seguenti sei ampie categorie.

• Un guasto elettrico si verifica quando, ad esempio, un picco di corrente danneggia i circuiti elettronici di un disco rigido, causando il guasto della testina di lettura/scrittura o della scheda di circuito. Se un disco rigido si accende ma non riesce a leggere e scrivere dati o ad avviarsi, è probabile che uno o più dei suoi componenti abbiano subito un guasto elettrico.
• Il guasto meccanico può essere causato da usura e deterioramento, così come da un forte impatto, come una forte caduta. Ciò può causare, tra le altre cose, che la testina dell’unità di lettura/scrittura colpisca un piatto rotante, causando danni fisici irreversibili.
• Il guasto logico si verifica quando il software del disco rigido è compromesso o smette di funzionare correttamente. Tutti i tipi di danneggiamento dei dati possono portare a un guasto logico. Ciò include file danneggiati, malware e virus, chiusura impropria di un’applicazione o spegnimento di un computer, errore umano o eliminazione accidentale di file critici per la funzionalità del disco rigido.
• Il guasto del settore danneggiato può verificarsi quando il supporto magnetico sul piatto rotante di un disco rigido non è allineato, con conseguente inaccessibilità di un’area specifica sul piatto. I settori danneggiati sono comuni e spesso limitati quando si verificano. Nel tempo, tuttavia, il numero di settori danneggiati può aumentare, portando infine a un crash del sistema, file inaccessibili o al blocco o al rallentamento del funzionamento di un disco rigido.
• Un errore del firmware si verifica quando il software che esegue le attività di manutenzione su un’unità e consente al disco rigido di comunicare con un computer si corrompe o smette di funzionare correttamente. Questo tipo di errore può causare il blocco del disco durante l’avvio o il mancato riconoscimento o l’identificazione errata da parte del computer a cui è collegato un disco rigido.
• Possono verificarsi anche più errori sconosciuti che si accumulano nel tempo. Ad esempio, un problema elettrico potrebbe causare un guasto meccanico, come un crash della testina di lettura/scrittura. Potrebbe anche causare un errore logico, con conseguente sviluppo di diversi settori danneggiati sui piatti del disco rigido.

Storia delle unità disco rigido

Il disco rigido è stato creato nel 1953 dagli ingegneri dell’IBM che volevano trovare un modo per fornire un accesso casuale a elevate capacità di dati a basso costo. Le unità disco sviluppate avevano le dimensioni di un frigorifero, potevano archiviare 3,75 MB di dati e iniziarono a essere spedite nel 1956. Memorex, Seagate Technology e Western Digital furono altri primi fornitori di tecnologia per unità disco rigido.

Evoluzione degli HDD e sviluppi tecnologici

Nel 2013, Seagate Technology ha annunciato unità disco rigido che utilizzano la tecnologia SMR (Shingled Magnetic Recording). La tecnologia SMR aumenta la densità di archiviazione nelle unità disco rigido sovrapponendo le tracce magnetiche su ciascun disco, anziché posizionarle parallelamente l’una all’altra. Viene definita “Shingled” perché le tracce si sovrappongono in modo simile alle tegole di un tetto.

HGST ha annunciato la prima unità disco rigido riempita di elio nel 2012. L’elio è meno denso, più freddo e più leggero dell’aria, consuma meno energia, aumenta la densità dell’unità e migliora le prestazioni rispetto alle unità disco rigido tradizionali. Nel 2016, Seagate ha annunciato la propria unità disco rigido all’elio da 10 TB.

Nel 2021, il produttore di unità Western Digital ha presentato due HDD da 20 TB: l’Ultrastar DC HC560 e l’Enterprise Class SATA HDD WD Gold HDD. Attualmente, 20 TB è la dimensione massima disponibile per gli HDD. Entrambe le unità disco rigido sono disponibili nel formato standard da 3,5 pollici, ma hanno casi d’uso diversi. L’Ultrastar DC HC560 è pensato per i provider di cloud storage e per server aziendali, sistemi di sicurezza e dispositivi di storage collegati alla rete. L’HDD WD Gold è progettato per le aziende che eseguono carichi di lavoro applicativi pesanti.

HDD contro SSD

La principale alternativa alle unità disco rigido sono le unità a stato solido.

A differenza degli hard disk, gli SSD non contengono parti mobili. Gli SSD hanno anche una latenza inferiore rispetto agli HDD e quindi sono spesso preferiti per archiviare dati critici a cui è necessario accedere rapidamente e per applicazioni con un’elevata richiesta di input/output. Gli SSD sono configurati per fornire elevate velocità di lettura/scrittura per richieste di dati sequenziali e casuali. Inoltre, gli SSD non archiviano i dati magneticamente, quindi le prestazioni di lettura rimangono stabili, indipendentemente da dove i dati sono archiviati sull’unità. Gli SSD hanno anche tempi di avvio più rapidi.

È a causa di questi vantaggi e del fatto che gli HDD sono più vulnerabili ai guasti, che gli HDD stanno iniziando a essere sostituiti dagli SSD.

Tuttavia, anche se la maggior parte degli utenti di PC ha iniziato a preferire gli SSD, gli HDD, insieme al nastro magnetico, sono ancora usati frequentemente per archiviare grandi quantità di dati. In parte, questo è dovuto al fatto che gli SSD sono più costosi degli HDD dal punto di vista del prezzo per gigabyte. Molti array di storage aziendali vengono forniti con un mix di HDD e SSD per ridurre i costi e al contempo fornire prestazioni migliori. Gli SSD hanno anche una durata di vita prestabilita, con un numero finito di cicli di scrittura prima che le prestazioni rallentino. Rispetto a un HDD, gli SSD si guastano più velocemente.