Dischi magnetici (hard disk)
I dischi magnetici sono il metodo più usato per memorizzare dati in memoria secondaria. I dischi sono dei piatti di forma piana e rotonda (1,8-5,25 pollici), le cui superfici sono ricoperte di materiale magnetico. Le informazioni vengono memorizzate magneticamente sui piatti. Le testine di lettura/scrittura sono posizionate sopra alla superficie di ogni piatto e sono spostate attraverso un braccio del disco. Le due superfici di ogni piatto sono divise in tracce circolari, a loro volta suddivise in settori. L'insieme delle tracce, che corrisponde ad una posizione del braccio, viene detto cilindro.
Quando l'hard disk è attivo un motore ha lo scopo di far ruotare velocemente i piatti e i bracci.
L'efficienza di un disco è data dalla somma del:
-tempo di trasferimento, cioè il tempo in cui i dati vengono trasferiti dal supporto al calcolatore.
-tempo di posizionamento, a sua volta formato da:
--tempo di ricerca (seek time), cioè il tempo necessario al posizionamento del braccio sul cilindro desiderato.
--tempo di latenza di rotazione, cioè il tempo necessario affinché il piatto, ruotando, si porti sotto la testina pilotata dal braccio.
Nel caso in cui la testina urti contro un piatto si ha il "crollo della testina", che comporta la rottura del disco.
Dischi rimovibili
I dischi rimovibili sono dischi magnetici che possono essere montati a seconda delle necessita su un dispositivo oppure su un altro. Sono normalmente composti da un piatto contenuto in un involucro di plastica. Un esempio tipo è caratterizzato dai floppy disk.
Nastri magnetici
I nastri magnetici sono stati i primi supporti di memorizzazione secondaria, che consentivano un grande spazio di memorizzazione, anche se presentano un tempo di accesso molto lungo. Sono dispositivi adatti per l'accesso sequenziale, e quindi per memorizzare copie di backup o trasferire dati da un computer all'altro.
Il nastro scorre su un'unica testina di scrittura/lettura.
Comunicazione
La comunicazione tra un dispositivo di memorizzazione e un calcolatore avviene mediante il bus di I/O. Esso può essere di diversi tipi:
-EIDE, enhanced integrated drive electronics
-ATA, advanced technology attachment
-serial ATA
-USB, universal serial bus
-FC, fiber channel
-SCSI
Il trasferimento dei dati sul bus avviene mediante l'elaborazione di due dispositivi collocati alle estremità dei bus:
-adattori, che ricevono un comando dal calcolatore e lo smistano al dispositivo corretto.
-controllori dei dischi, che ricevono il comando dall'adattare e traducono la richiesta in ordini specifici ai diversi elementi elettromeccanici del dispositivo. Normalmente i controllori sono muniti di una cache, in modo da velocizzare le operazioni di scrittura su disco.
Struttura dei dischi
I dischi magnetici e in generale tutti i moderni supporti di memorizzazione sono considerati come lunghi array monodimensionali di blocchi logici contigui. Ogni blocco logico è la più piccola unità accessibile singolarmente. Nel caso di dischi magnetici il blocco logico è il settore, in cui il settore 0 è il primo settore della prima traccia del cilindro più esterno.
Utilizzando numero di settore, numero di traccia e numero di cilindro sarebbe possibile effettuare un indirizzamento logico corrispondente all'indirizzamento fisico, ma questa soluzione non è mai utilizzata in quanto la maggior parte dei dischi contiene settori difettosi (che sono quindi inutilizzabili) e in secondo luogo in molti dischi non tutte le tracce contengono lo stesso numero di settori.
Nei supporti CLV (velocità lineare costante) la densità di bit per traccia è uniforme, causando quindi un diverso numero di settori a seconda della traccia. Al contrario nei supporti CAV (velocità angolare costante) il numero di settori è uguale in tutte le tracce, causando una velocità di rotazione del piatto diversa a seconda della traccia.
Memoria stabile
La stabilità della memoria implica che i dati contenuti al suo interno non perdano mai la coerenza. La registrazione con scrittura anticipata, ad esempio, ha bisogno che la memoria sia stabile. Per ottenere questo risultato è necessario che le informazioni siano duplicate su più dispositivi. Un altro esempio è dato dalle operazioni di aggiornamento delle informazioni su un disco.
Un'operazione di scrittura può avere essere completata parzialmente e questo potrebbe portare a dei problemi di coerenza. Per evitare questo problema è possibile utilizzare per ogni scrittura una coppia di blocchi fisici per ogni blocco logico, anziché un blocco soltanto.
Un'operazione di scrittura viene quindi svolta nel seguente modo:
-scrittura nel primo blocco fisico
-completata la prima scrittura, si procede con la scrittura delle stesse informazioni nel secondo blocco
-verifica del contenuto dei due blocchi
In caso di malfunzionamento si possono avere diversi casi:
-se i due blocchi contengono gli stessi dati, l'operazione è andata a buon fine.
-se i due blocchi contengono dati diversi e si è verificata la presenza di un malfunzionamento si copia il contenuto del secondo blocco nel primo.
-se i due blocchi contengono dati diversi e non si è verificato alcun malfunzionamento, si copia il contenuto del primo blocco nel secondo.
Questa procedura consente di garantire la coerenza, evitando che un'operazione possa essere eseguita solo parzialmente.
Molte batterie di memorizzazione utilizzano NVRAM per memorizzare uno dei due blocchi, in modo da garantire delle prestazioni accettabili.
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