Che cos’è un disco rigido (HDD)?

L’unità disco consiste in un disco circolare sul quale viene installato il sistema e vengono scritti i file. Il disco ruota, la leva di lettura e scrittura si muove su di esso e legge o scrive informazioni. Più veloce è la rotazione dell’unità, più veloce è il funzionamento del PC: più veloce è l’avvio del sistema, l’apertura delle applicazioni e la scrittura o la lettura dei file.

La rotazione più veloce rende il disco rigido più rumoroso e vibra, ma non lo si nota rispetto agli altri rumori del PC. Il disco rigido è anche più massiccio di un’unità a stato solido. È più sensibile alle vibrazioni e agli urti. In generale, la registrazione su disco rigido è una tecnologia più vecchia: per questo motivo i dischi rigidi sono più economici delle unità SSD in termini di prezzo per gigabyte.

Che cos’è un’unità allo stato solido (SSD)?

L’unità allo stato solido (SSD) è una tecnologia più recente. Non ci sono parti in movimento: le informazioni vengono registrate su chip di memoria NAND (Negative-AND). Maggiore è il numero di chip, maggiore è la capacità dell’unità.

Il vantaggio principale di un’unità SSD è che rende il PC molto più veloce. La sostituzione del vecchio disco rigido con una nuova unità SSD è uno degli aggiornamenti più semplici ed economici disponibili. Le unità SSD sono più piccole dei dischi rigidi, motivo per cui vengono spesso utilizzate nei notebook. Un’unità SSD è anche meno sensibile agli urti e alle vibrazioni.

Un fattore importante nelle unità SSD è il tipo di memoria: MLC, TLC o QLC. La memoria MLC è più veloce e più duratura, ma più costosa. La TLC è più lenta e può tollerare meno cicli di riscrittura, anche se l’utente medio non noterà quasi la differenza. Il tipo di memoria più conveniente, ma anche il più lento, è la QLC.

Sia le unità disco che le unità SSD sono collegate tramite un’interfaccia SATA.

La tecnologia più recente sul mercato è l’SSD NVMe, un’unità a stato solido in un formato insolito: un modulo che si inserisce in una porta M.2 della scheda madre. Queste unità SSD sono ancora più veloci delle unità SSD tradizionali, ma nella maggior parte dei casi la differenza è impercettibile.

Differenza di prezzo, capacità e velocità

La prima cosa da considerare è la differenza di prezzo e di capacità di archiviazione.

In termini di prezzo per gigabyte, i dischi rigidi sono i più convenienti: offrono la massima capacità per il minor costo. Le unità allo stato solido (SSD) sono più piccole e più costose, ma la differenza di prezzo si sta riducendo rapidamente. L’opzione più costosa è l’SSD NvME.

L’acquisto di un disco rigido potrebbe sembrare l’opzione più conveniente, ma non è proprio così. Se volete risparmiare nella costruzione del vostro PC, un’unità SSD da 256 GB o 512 GB potrebbe essere un’opzione migliore.

Questa soluzione non costerebbe molto di più di un disco rigido, ma sarebbe più veloce e più facile da usare. Un’unità SSD può contenere il sistema operativo e i software più utilizzati. Se col tempo lo spazio a disposizione si esaurisce, è possibile acquistare un disco rigido per archiviare i file.

Perché si consiglia di installare il sistema operativo su un’unità SSD? È una questione di velocità: le unità SSD sono molto più veloci delle unità HDD, una differenza molto evidente per l’utente.

Un’unità SSD non ha parti in movimento, quindi la sua velocità non è una funzione del numero di giri, ma piuttosto della tecnologia di trasferimento dei dati.

Un’unità SSD con connessione SATA III funziona a circa 500-600 megabyte al secondo, una velocità nettamente superiore a quella di un disco rigido, che funziona a circa 100-150 megabyte al secondo.

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• Prezzo e capacità: le unità disco sono molto più economiche delle unità SSD di capacità simile;
• Facile recupero dei dati;
• Maggiore affidabilità e durata in caso di carichi pesanti;
• La durata non è influenzata dal numero di letture e sovrascritture;
• Minori possibilità di perdita di dati a causa di un’improvvisa interruzione di corrente.

I vantaggi di un’unità SSD

• Maggiore resistenza grazie all’assenza di meccanica: le unità SSD possono sopravvivere a una caduta da un tavolo o a una vibrazione.
• Funzionamento silenzioso – Le unità SSD non hanno parti in movimento e sono quindi silenziose;
• Basso calore, anche in caso di uso intensivo;
• Alta velocità: da 2 a 3 volte più veloce delle unità disco.

Qui di seguito verranno esaminate alcune opzioni per diversi scenari di utilizzo. Tuttavia, le opzioni che offriamo non sono uguali per tutti, per cui vi invitiamo a considerare le vostre esigenze di velocità e capacità di archiviazione al momento dell’acquisto.

Cosa scegliere per il PC dell’ufficio o di casa?

Scegliete un’unità per le attività meno impegnative, come lavorare con i documenti, guardare film, ascoltare musica, navigare sul web e così via.

Se non avete bisogno di molto spazio di archiviazione, potete acquistare un’unità SSD di piccole dimensioni, come la Western Digital Blue WDS250G2B0A da 250 GB con memoria TLC. Le velocità di lettura/scrittura sono di 500/320 Mb/s.

Se 120 gigabyte non sono sufficienti, è possibile acquistare un’unità disco da 1 terabyte con 64 megabyte di memoria cache: Toshiba P300, Western Digital Blue o Western Digital Black. In questo caso, è possibile utilizzare attivamente il disco rigido, lasciando l’SSD per il sistema e i programmi più importanti.

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L’esigenza di memorizzare dati digitali è stata avvertita per la prima volta con l’invenzione dei computer. Inizialmente, la quantità di informazioni era ridotta e tutto era memorizzato su carta. I testi dei programmi sono stati inseriti nei primi computer dagli operatori in modalità manuale. 

La fase successiva dello sviluppo dei media fu la scheda perforata, un piccolo pezzo di cartone con dei fori. L’assenza di un foro rappresentava un “1” e la sua presenza uno “0”. Solo codice binario, hardcore!

Le unità a nastro magnetico hanno rappresentato un ulteriore sviluppo tecnologico. A differenza delle carte perforate, non sono state abbandonate: alcune istituzioni finanziarie le utilizzano ancora oggi. Ciò è dovuto in gran parte al costo elevato e alla difficoltà di sostituirli con altri tipi di unità a nastro.

Il primo disco rigido è apparso nel 1956. Era grande come un grande armadio e pesava quasi una tonnellata.

La tecnologia era in continua evoluzione e già nel 1983 è stato introdotto il noto formato HDD da 3,5″, oggi di uso comune. Anche il design delle unità disco non è cambiato radicalmente da allora. L’unica cosa che è aumentata è la densità dei dati.

Come funziona l’HDD

Tutti i dispositivi di archiviazione possono essere suddivisi in unità disco rigido (HDD) e unità a stato solido (SSD).

La struttura delle unità disco è molto simile a quella dei lettori di dischi in vinile, dove il “disco” compie 5.000 giri al minuto o più.

Più dischi ci sono, maggiore è la capacità di memorizzazione del dispositivo. Gli HDD sono realizzati con materiali compositi, plastiche speciali e vetro. I dischi magnetici stessi sono rivestiti di uno speciale materiale ferromagnetico. È questo strato sottile che memorizzerà le informazioni.

L’intera area è suddivisa in cerchi, o piste.

Questi sono a loro volta suddivisi in segmenti, dividendo così l’area dell’intero disco in settori. Se si selezionano tutte le tracce dello stesso raggio su tutti i piatti, si ottiene un cilindro.

Quindi, per accedere a una singola posizione di memoria, è necessario conoscere: 

1. Il numero del cilindro.
2. Leggere il numero di testa.
3. il numero del settore.

Lo svantaggio principale dei dischi rigidi è l’elevato numero di parti mobili. Con il tempo, questo porta a un guasto del dispositivo, quindi anche l’unità disco più affidabile ha una durata limitata. I limiti fisici delle prestazioni delle unità disco includono: 

• limitazione della velocità di rotazione dell’azionamento stesso; 
• Limitazioni della velocità di rotazione della testina di lettura; 
• Inerzia fisica della testina di lettura-scrittura; 
• densità di registrazione delle informazioni per unità di superficie del piatto del disco.

Con le unità a stato solido, nate molto più tardi rispetto alle unità HDD (nella seconda metà degli anni ’90), le cose sono molto più semplici. Non esiste un wafer, ma vengono utilizzati banchi di dati: una serie di chip MLC/SLC sono montati su un circuito stampato e ogni chip rappresenta un banco di dati convenzionale. I dati sul chip sono memorizzati per pagina, il che ricorda in qualche modo la struttura della RAM.

Per accedere a una singola quantità di dati, avremo bisogno di:

1. Il numero del banco di memoria.
2. Il numero della pagina di memoria.
3. indirizzo della riga.

Le limitazioni fisiche delle unità SSD comprendono la velocità di trasferimento dei dati all’interno della scheda e la velocità delle unità flash.

In generale, le unità SSD sono molto più veloci delle unità HDD, ma il prezzo per gigabyte è più alto.

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Classificazione

I dispositivi di memoria (STU) si dividono in base alla forma delle informazioni registrate:

• Memorie analogiche e digitali.

In termini di stabilità di scrittura e riscrivibilità, le memorie si dividono in:

• permanenti (ROM) il cui contenuto non può essere modificato dall’utente finale (ad esempio, il BIOS). Le ROM possono essere lette solo in modalità operativa.
• Scrivibili (ROM), in cui le informazioni possono essere scritte solo una volta dall’utente finale (ad esempio, CD-R).
• ROM a scrittura multipla (MRR) (ad es. CD-RW).
• ROM operative (RAM) – forniscono una modalità di registrazione, memorizzazione e lettura delle informazioni durante l’elaborazione. Le DRAM rapide ma costose (SRAM) sono costruite su trigger; le DRAM dinamiche (DRAM), più lente ma più economiche, sono costruite su elementi costituiti da un condensatore e da un transistor a effetto di campo utilizzato come chiave di abilitazione alla lettura e alla scrittura. In entrambi i tipi di DRAM le informazioni scompaiono quando viene tolta l’alimentazione (ad esempio la corrente).

Per tipo di accesso:

• Con accesso seriale (ad esempio, nastri magnetici).
• Con accesso casuale (ad es. RAM; ad es. RAM).
• Accesso diretto (ad es. dischi rigidi).
• Accesso associativo (dispositivi dedicati, per migliorare le prestazioni del database).

Per disegno geometrico:

• Disco (dischi magnetici, ottici, magneto-ottici);
• nastri (nastri magnetici, nastri perforati)
• tamburo (tamburi magnetici);
• scheda (schede magnetiche, schede perforate, schede flash, ecc.)
• circuiti stampati (schede DRAM, cartucce).

Per tipo di accesso

• Accesso sequenziale (ad esempio, nastri magnetici).
• Memoria ad accesso casuale (RAM).
• Accesso diretto (ad es. dischi rigidi).
• Accesso associativo (dispositivi dedicati, per migliorare le prestazioni del database).

Per disegno geometrico:

• Disco (dischi magnetici, ottici, magneto-ottici);
• nastri (nastri magnetici, nastri perforati)
• tamburo (tamburi magnetici);
• scheda (schede magnetiche, schede perforate, schede flash, ecc.)
• circuiti stampati (schede DRAM, cartucce).

Secondo il principio fisico:

• perforato (con fori o tacche): cartoncino perforato, nastro perforato
• con registrazione magnetica: nuclei magnetici (piastre, barre, anelli, biassi), dischi magnetici, dischi magnetici rigidi, nastri magnetici, schede magnetiche
• ottico: CD, DVD, HD-DVD, Blu-ray Disc;
• utilizzando l’accumulo di carica elettrostatica nei dielettrici (memorie a condensatore, CRT)
• quelli che utilizzano effetti semiconduttori (EEPROM, memoria flash)
• Sonici e ultrasonici (linee di ritardo);
• utilizzando la superconduttività (elementi criogenici);
• altri.
• In base al numero di stati stabili (riconoscibili) di un singolo elemento di memoria: binario / ternario / decimale;

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I dispositivi di memorizzazione digitale sono dispositivi progettati per registrare, memorizzare e leggere informazioni rappresentate in un codice digitale.

I parametri principali delle memorie digitali sono la capacità di informazione (bit, trites, ecc.), il consumo energetico, il tempo di memorizzazione e le prestazioni.

I dispositivi di memorizzazione digitale sono diventati i più diffusi nei computer (memoria del computer). Inoltre, sono utilizzati in dispositivi di automazione e telemeccanica, dispositivi sperimentali, elettrodomestici (telefoni, macchine fotografiche, frigoriferi, lavatrici, ecc.), carte di plastica, serrature.

Capacità informativa del dispositivo di memoria digitale

La capacità di un dispositivo di memorizzazione è pari al numero di stati stabili (riconoscibili) del dispositivo stesso.

Il numero di stati di un dispositivo di memorizzazione composto da n celle elementari è definito in combinatoria ed è uguale al numero di posizionamenti con ripetizioni: \bar{A}(c,n)= \bar{A}_c^n =c^n, dove:

c è il numero di stati di una cella elementare di un dispositivo di memoria, nella SRAM il numero di stati di trigger, nella DRAM il numero di livelli di tensione del condensatore riconoscibili, nei dispositivi di registrazione magnetica il numero di livelli di magnetizzazione riconoscibili su un’area di registrazione elementare (un’area di registrazione elementare nei dispositivi di registrazione su nastro magnetico, su tamburi magnetici, su dischi magnetici una parte di traccia elementare riconoscibile, nei dispositivi di registrazione ad anello di ferrite una parte di anello di ferrite),
n – numero di celle di memoria, nella SRAM – numero di trigger, nella DRAM – numero di condensatori, nei dispositivi di registrazione magnetica – numero di parti dell’unità di registrazione (nei registratori a nastro, nei tamburi magnetici, nei dischi magnetici – numero di parti riconoscibili dell’unità di traccia, nei registratori ad anello di ferrite – numero di anelli di ferrite).

Archiviazione esterna dei dati di Windows

Nonostante la costante tendenza al ribasso del costo dello spazio su disco rigido, uno dei tipi di archiviazione più comuni per i personal computer e i server entry-level, si sta diffondendo l’idea che i dati utilizzati raramente debbano essere archiviati e memorizzati su supporti (dispositivi di archiviazione, di seguito STD) meno costosi ma abbastanza affidabili.

La famiglia di sistemi operativi Windows 2000 si dedica a questo obiettivo con lo snap-in Removable Storage Manager. Lo scopo principale di questo strumento è la gestione centralizzata di nastri magnetici (che possono essere utilizzati come supporti di backup), unità Hierarchical Storage Management (HSM) e archivi di database.

Le funzionalità estese per la gestione dei file su dispositivi di archiviazione rimovibili, come le operazioni di estensione del disco, sono gestite da strumenti di gestione dei dati, come Backup e Archiviazione remota, che non sono inclusi nella fornitura Professional ma sono disponibili solo nelle versioni Server.

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