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come funziona un hard disk

CONSIGLI UTILI

Come funziona un hard disk?

Viviamo in un mondo in cui le informazioni viaggiano come mai prima d’ora, portiamo dati nelle nostre memorie e nei nostri dispositivi con informazioni vitali; per questo motivo è fondamentale imparare a conoscere uno degli strumenti più utilizzati per immagazzinare file, foto e tanto altro: oggi scopriamo come funziona un hard disk.

Cos'è un hard disk?

Prima di tutto, presentiamo brevemente questo dispositivo di memoria: l’hard disk drive (abbreviato in HDD o in HD), detto in italiano anche disco rigido, è un dispositivo di memoria di massa dal funzionamento meccanico che si basa sulla rotazione di più dischi magnetici. Si tratta di un elemento presente all’interno dei computer, ma anche di un sistema di archiviazione esterno aggiuntivo.  Andiamo a vedere nello specifico le caratteristiche e le parti che costituiscono un hard disk meccanico.

Le caratteristiche principali dell'hard disk.

La capacità di un hard disk definisce la quantità di dati in grado di immagazzinare al suo interno e viene espressa in gigabyte (GB) o terabyte (TB). La capacità può aumentare incrementando la densità con cui le informazioni vengono memorizzate sui dischi, oppure, utilizzando dischi più grandi o aumentando il numero di dischi. 

I primi HD esterni per il personal computer furono creati agli inizi degli anni ’80: avevano una dimensione di 5,25” e una capacità di archiviazione di 5 MB. Con il tempo le dimensioni sono diminuite e la capienza è aumentata: oggi i modelli standard sono da 3,5” o 2,5” o addirittura 1,8”, e possono arrivare con facilità anche a diversi Tera.

Il tempo di accesso è una variabile molto importante poiché determina le prestazioni di un hard disk. Il tempo di accesso corrisponde al tempo medio necessario affinché un dato, posto all’interno del disco, possa essere reperito. In pratica la velocità della testina, sommata alla velocità di rotazione del disco determinano il tempo di accesso. Il tempo di accesso medio per un hard disk consumer è di circa 10 millisecondi, mentre per un hard disk ad alte prestazioni è di 3 o 4 millisecondi.

La velocità di trasferimento corrisponde alla quantità di dati che l’hard disk è in grado di leggere o scrivere sul disco in un determinato tempo. Il miglioramento della velocità di trasferimento si ottiene utilizzando dischi che ruotano più velocemente o incrementando la densità di memorizzazione, ma è il tempo di accesso la caratteristica che influenza maggiormente le prestazioni di un hard disk.

Il buffer di memoria è una piccola memoria cache posta a bordo dell’hard disk. Il buffer è un componente elettronico che ha il compito di memorizzare gli ultimi dati letti o scritti dal disco, questi dati memorizzati tornano utili per i programmi che leggono ripetutamente le stesse informazioni, evitando quindi la rilettura sul disco meccanico che ne rallenterebbe le performance.

Le parti che compongono un hard disk.

Ecco una panoramica delle componenti dell’hard disk, partendo dall’esterno e procedendo verso l’interno del disco rigido.

Chassis

Il rivestimento protettivo esterno, che funge da contenitore per tutte le parti dell’HD, si chiama “Chassis”. Questo telaio è la struttura portante delle componenti che incontreremo in seguito ed è caratterizzato da un dettaglio importante: viene sigillato in un ambiente sterile per evitare che polveri o micro particelle possano compromettere il funzionamento dell’hard disk. 

Le fasi di costruzione e assemblaggio di un disco rigido, infatti, sono svolte all’interno di una camera bianca, cioè un ambiente pulito, protetto e controllato, dove l’aria immessa è microfiltrata da poderosi filtri HEPA ed aspirata da griglie poste sul pavimento. 

Anche per questo motivo è sconsigliabile aprire un hard disk e tentare una riparazione improvvisata, ma rivolgersi a chi, come PIXEL Recupero Dati, dispone di una camera bianca e di attrezzature professionali per le riparazioni.

Motori

Abbiamo detto che un hard disk funziona facendo ruotare dischi magnetizzati, ma come è reso possibile questo movimento? Grazie ai due motori presenti all’interno del dispositivo. Il primo è quello che permette di far girare i dischi e può arrivare a 15.000 giri al minuto. Il secondo prende il nome di “Attuatore” e fa sì che il braccio delle testine (componente che vedremo in seguito) possa muoversi. 

Dischi magnetizzati

Un hard disk standard dispone di un minimo di due dischi. I dischi magnetizzati (chiamati anche “piatti”) sono in genere costituiti da una lega di alluminio rivestita da materiale ferromagnetico su entrambe le facce. Alcune aree della superficie presentano dei microelementi, soggetti a essere magnetizzati durante la scrittura dei dati.

Gli hard disk moderni hanno sempre maggiore capienza: sono dotati infatti di più dischi e ogni faccia del disco è dotato di una propria testina.

Gruppo testine

Il gruppo testine è l’insieme di elementi che rende possibile la lettura e la scrittura dei dati in memoria. Questo avviene grazie allo scorrimento di una testina ad una distanza minima dalla superficie di un disco. La testina viene mossa da un braccio, che a sua volta è alimentato dall’attuatore, uno dei due motori visti in precedenza. Inoltre fa parte del gruppo testine anche il preamplificatore, il quale le connette con la scheda elettronica (PCB).

Scheda elettronica

La scheda elettronica, o circuito stampato (noto anche con l’acronimo inglese PCB, cioè Printed Circuit Board) è il supporto sul quale si interconnettono tra di loro i vari componenti elettronici. Si tratta della parte che definisce la gestione del movimento delle testine e dei dischi, così come l’interfaccia con l’esterno e il flusso dei dati.

Su questa superficie viene istallata anche la CPU (Central Processing Unit), cioè il controller, o microprocessore.

Come funziona la lettura e la scrittura dati su un hard disk.

In breve si può dire che la testina di un hard disk funzioni come una puntina da giradischi, interagendo però a livello magnetico con la superficie del disco (sulla quale sono o vengono scritti i dati) senza che avvenga alcun contatto fisico.

La testina agisce sul verso della magnetizzazione: a ogni verso corrisponde un bit di informazione (1 o 0) e in questo modo la testina “scrive” l’informazione che le era stata comunicata, oppure “legge” lo stato della magnetizzazione della superficie del disco.

Le superfici dei piatti sono ripartite in anelli concentrici (le tracce) che si dividono in sezioni radiali detti “settori geometrici”, o più banalmente “spicchi”. Ogni settore di traccia forma con i settori contigui un raggruppamento detto “cluster“.

L’insieme delle stesse tracce su diversi dischi si chiama “cilindro“. Infine l’insieme dei settori situati nella stessa posizione sui diversi dischi forma un “blocco“.

Grazie a queste coordinate possiamo orientarci all’interno dello spazio dell’hard disk. Per esempio si potrebbe individuare un punto determinato chiamandolo “disco 1, traccia 4, settore 2”.

partizione disco rigido
L'immagine illustra come è suddivisa la superficie del disco.
La seguente procedura è spesso sottovalutata, ma nessuno vorrebbe trovarsi nei guai solo per non essersi attenuto ad una semplice regola…

Come scollegare un hard disk esterno.

Per scollegare in sicurezza un hard disk esterno bisogna prima accertarsi che abbia terminato ogni interazione. Per assicurarcene si può usare la funzione presente nella toolbar di Windows “Espelli dispositivo“: cliccandoci sopra comparirà un messaggio che ci darà il permesso di estrarre il sistema di memoria in caso positivo, o ci chiederà di chiudere i programmi a esso collegati, in caso negativo. Nei Mac invece è possibile spostare l’icona dell’hard disk nel cestino e quindi espellerlo.  

Cosa succede quando l'hard disk perde alimentazione.

Un’espulsione irregolare potrebbe causare un’improvvisa perdita di alimentazione in grado di generare danni. Infatti, nel momento in cui si perde la connessione il movimento del braccio viene interrotto bruscamente e questo può portare una testina a toccare la superficie del disco magnetico ancora in rotazione e a rovinarla. Da qui potrebbero generarsi malfunzionamenti e perdita di dati che renderebbero necessario un intervento di recupero.

Come recuperare i dati di un hard disk.

Come abbiamo appena visto un hard disk potrebbe essere soggetto a guasti meccanici. Ma è anche vero che potrebbero verificarsi dei guasti di tipo elettronico per la natura dei suoi componenti. O ancora guasti di tipo logico in caso di un problema al file system.

In ogni caso, niente panico! Prova a seguire questi consigli per recuperare i tuoi dati, oppure rivolgiti ai professionisti di PIXEL Recupero Dati! Utilizza il form che trovi in fondo alla pagina per informazioni e preventivi.

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