Che cos'è un HDD?

Un HDD è un disco rigido, poiché utilizza piatti solidi ricoperti da una pellicola magnetica per memorizzare dati per una varietà di dispositivi, da cui il termine "disco rigido" nel suo nome. Questi dispositivi di archiviazione sono stati utilizzati nei computer sin dagli anni '50 e sono ancora in uso oggi, anche se su scala molto più ridotta rispetto ai decenni precedenti per i dispositivi di consumo, a causa dell'avvento delle unità a stato solido come sostituto più veloce.

I dischi rigidi sono dispositivi non volatili, il che significa che possono memorizzare dati anche quando non sono alimentati. Questo è l'opposto della memoria dei PC, nota anche come DRAM, che è volatile e richiede alimentazione per memorizzare i dati.

I componenti principali di un HDD sono i piatti in metallo o ceramica ricoperti da una pellicola magnetica che memorizza i dati e le testine di lettura/scrittura che si librano sulla superficie dei piatti e trasferiscono i dati avanti e indietro al sistema host. Queste testine di lettura/scrittura sono utilizzate su ogni superficie dei piatti di un disco rigido, quindi si trovano tipicamente su entrambi i lati di un piatto; se si tratta di un'unità a 10 piatti, di solito ci sono 20 testine di lettura/scrittura. Queste minuscole testine di lettura/scrittura sono fissate a bracci attuatori che si estendono sui piatti dalla base dell'unità, dove un piccolo motore ne controlla il funzionamento. I piatti magnetizzati sono generalmente denominati "supporti" poiché possono memorizzare dati.

Il vantaggio principale di un disco rigido è che può memorizzare una grande quantità di dati a un costo molto contenuto, il che lo ha reso il tipo di supporto di archiviazione di fatto per i computer negli ultimi 60 anni. Oggi sono ancora ampiamente utilizzati in tutto il mondo, ma sempre più spesso in ambienti aziendali come data center e server, grazie alla loro capacità di memorizzare enormi quantità di dati a un costo molto contenuto rispetto alle unità a stato solido.

Quando vengono richiesti dati dal sistema host, ad esempio quando un utente naviga in una cartella e fa doppio clic su un file o una cartella, il braccio dell'attuatore con le testine di lettura/scrittura viene spostato in posizione sopra il piatto rotante dove si trova quel particolare dato, e il minuscolo frammento di dati viene letto dall'unità e inviato al sistema host.

Quando i dati vengono scritti sull'unità, il processo è lo stesso ma in ordine inverso: il braccio si sposta su un'area vuota e la testina di lettura/scrittura aggiunge nuovi dati al disco o sovrascrive i dati contrassegnati per la cancellazione.

I dati sui piatti sono memorizzati in quelli che vengono chiamati "bit", simili a microscopici chicchi di riso. Le testine di lettura/scrittura sono in grado di creare campi magnetici con i bit sui piatti, con un'estremità del bit che rappresenta il polo nord e l'altra estremità il polo sud; questo orientamento rappresenta lo stato binario di ciascun bit sul disco. La testina di lettura/scrittura esamina i campi magnetici dei bit e li traduce in dati utilizzabili. Quando i dati vengono scritti, le testine di lettura/scrittura possono magnetizzare determinate aree del disco, capovolgendo i bit in uno stato alto o basso, formando la base binaria di tutti i dati.

Il bit è l'unità di misura più piccola dei dati su un disco rigido: 8 bit formano un byte, 1.000 byte formano un kilobyte, mille kilobyte formano un megabyte e ogni gruppo di 1.000 unità forma un gigabyte, un terabyte, un petabyte e così via. Nel loro insieme, questi sono i termini utilizzati per misurare la capacità totale di un disco rigido, che al giorno d'oggi è espressa in terabyte.

I dischi rigidi sono caduti in disgrazia nei dispositivi di consumo a causa dell'arrivo dei dischi a stato solido, o SSD in breve, che come suggerisce il nome non hanno parti mobili. L'assenza di parti mobili li rende molto più veloci rispetto alle unità con piatti rotanti, poiché non è necessario attendere che la testina di lettura/scrittura si posizioni e il tempo di "ricerca", ovvero il tempo necessario per riposizionare la testina, è inesistente su un SSD poiché non ci sono parti mobili.

La maggior parte, se non tutti, i colli di bottiglia delle prestazioni presenti nei dischi rigidi a causa del loro design non esistono negli SSD, rendendoli molto più veloci degli HDD e anche molto più affidabili, poiché possono essere urtati e scossi senza preoccuparsi che la testina di lettura/scrittura "si schianti" contro il piatto, causando il danneggiamento irreversibile del disco rigido. Lo svantaggio è che gli SSD sono ancora molto più costosi degli HDD, motivo per cui i data center e i server continuano ad affidarsi ai dischi rigidi per l'archiviazione di grandi quantità di dati, poiché farlo con gli SSD è ancora troppo costoso.

Nonostante i dischi rigidi non siano più molto utilizzati nei dispositivi di consumo a causa dei numerosi vantaggi offerti dagli SSD, rimangono comunque delle meraviglie dell'ingegneria moderna. Ad esempio, le testine di lettura/scrittura devono fluttuare sopra i piatti rotanti senza mai toccarli, ma essere abbastanza vicine da poter manipolare i dati sul disco, quindi la distanza tra la testina e il piatto è di circa 3-5 nanometri, che è sottile come un'impronta digitale umana o l'altezza di diversi filamenti di DNA umano impilati uno sopra l'altro. Per contestualizzare, la larghezza di un singolo capello umano è di 80.000 nanometri.

Ciò che è ancora più sorprendente è che è proprio la rotazione dei piatti a fornire il flusso d'aria che permette alla testina di "volare" sopra il piatto, riuscendo a fluttuare a una distanza incredibilmente ridotta nonostante la turbolenza causata dal disco che ruota direttamente sotto di essa, solitamente a velocità che raggiungono i 7.200 giri al minuto, ovvero 120 giri al secondo.

Nonostante le loro prestazioni relativamente lente, l'ingegneria e la precisione che caratterizzano un disco rigido moderno sono sbalorditive, almeno per i nerd come noi (e forse anche per voi).