Architettura del computer: 5 La memoria di massa: l'hard disk

Le memorie di massa

Nei moderni computer la quantità di informazioni che occorre avere in memoria è

molto alta, dell'ordine di milioni o di miliardi di byte. Non è possibile contenere questa

montagna di informazioni nella memoria centrale per due importantissimi motivi già

esaminati in precedenza:

• la memoria centrale è un componente molto costoso per cui non è possibile

costruire computer dotati di grosse quantità di questa memoria;

• la memoria centrale, come già sappiamo, è una memoria volatile e quindi non è

adatta a contenere permanentemente tutte le informazioni.

Per questi motivi vengono utilizzati altri dispositivi di memoria, le cosiddette

memorie di massa o memorie ausiliarie sulle quali è solo possibile conservare

permanentemente dati e programmi: da esse, però, non può dipendere alcun tipo di

elaborazione.

Quindi, per poter elaborare dati o per poter eseguire programmi registrati su una

memoria di massa occorre dapprima trasferirli in memoria centrale, unica memoria

sulla quale la CPU è in grado di operare. Queste memorie presentano le seguenti

caratteristiche:

• possono contenere grandissime quantità di informazioni;

• sono memorie trasportabili;

• sono meno costose ma più lente della memoria centrale.

I dispositivi di memoria di massa più comunemente utilizzati sono le memorie

magnetiche, elettroniche e le memorie ottiche.

Architettura del computer: 5 La memoria di massa: l'hard disk

I dischi magnetici

II disco è un supporto di memorizzazione di massa ad accesso diretto costituito da

un piatto accuratamente levigato le cui facce sono ricoperte di materiale magnetico.

Il dispositivo di memorizzazione (chiamato anche drive) è, invece, composto da

un'apparecchiatura dotata di testine, al cui interno il disco ruota velocemente attorno

a un asse.

La superficie del disco è composta da tantissime areole magnetizzabili nelle quali

vengono memorizzati i dati binari tramite la testina di lettura/scrittura. Più piccole

sono le areole, maggiore è la capacità del disco. Le areole si trovano su piste

circolari concentriche denominate tracce, su cui i dati vengono memorizzati

sequenzialmente, cioè uno di seguito all'altro. Ogni traccia è suddivisa in un numero

fisso di settori, separati da zone neutre dette gap. L'operazione che provvede alla

suddivisione del disco in tracce e settori viene detta formattazione del disco.

Architettura del computer: 6 La memoria di massa: dispositivi rimovibili

Chiavi o chiavette USB

Chiamate anche pendrive, sono piccoli e pratici dispositivi e permettono di archiviare dati e

programmi. I sistemi operativi più recenti possono leggere e scrivere queste memorie senza

installare un programma per farle funzionare (driver). Inizialmente poco più piccoli di un

evidenziatore e con capienza variabile fra gli 8 e i 32 MB, la nuova generazione si è evoluta

moltissimo, e in uno spazio poco più grande di due fiammiferi permette di archiviare molti GB di

dati.

Flash memory

Oggi non possiamo più fare a meno delle memorie Flash nel quotidiano lavoro al computer.

Queste riguardano innanzitutto le fotocamere digitali e i cellulari;

La tecnologia della memoria flash è utilizzata nella produzione delle cosiddette memory card o

schede di memoria

SD

Le schede MMC (MultiMedia Card) sono state tra le prime memory card; in alcuni cellulari sono

utilizzate schede chiamate MMC micro che con un apposito adattatore possono essere lette

nei lettori di MMC.

Un altro tipo di schede molto diffuso è quello noto come SD (Secure Digital). Sono schede dalla

capacità elevata (attualmente fino a 64 GB). Sono presenti in più formati, quello standard (32 x

24 x 2,1 mm), le miniSD (21,5x20x1,4 mm) le microSD (11x15x1 mm). Le SDHC (Secure

Digital High Capacity), anche chiamate SD 2.0, sono caratterizzate da capacità e velocità di

trasferimento dati superiore rispetto alle normali SD. Nei computer esistono lettori che

accettano più formati di memory card.

Architettura del computer: 7 La memoria di massa: i dischi ottici

I dischi ottici

Tra i più diffusi troviamo i CD (Compaci Disc), i dischi ottici sono un semplice

pezzo di plastica policarbonata largo circa 12 cm e alto circa 1,2 mm. Su di

esso è incisa una lunga traccia a spirale (diversamente dai dischi magnetici

organizzati in tracce concentriche suddivise in settori) che parte dal centro e

arriva all'esterno del disco ed è formata da una sequenza di aree piane (land).

Durante la creazione di un CD, la traccia viene deformata con piccolissimi buchi

(pit) creati sulle aree piane. Creando i pit sulla spirale non si fa altro che scrivere

i singoli bit di ogni byte, O (land) e 1 (pit). Una volta che il pezzo di policarbonato

è stato inciso con milioni di pit, uno strato di alluminio riflettente viene stampato

per coprirli e proteggerli. Uno strato di acrilico e infine l'etichetta completano il

tutto. Per quanto riguarda la lettura, i bit "ottici" sono letti da una testina che

emette un fascio di luce (laser) che, durante la rotazione, colpisce le singole

aree. Il pit si comporta come uno specchio, e quindi la luce incidente viene

riflessa e raccolta da un dispositivo sensibile alla luce (diodo fotorilevatore). Il

land, invece, cioè l'area piana, non si comporta come uno specchio e, quindi, la

luce incidente è diffusa dai rilievi in tutte le direzioni e, pertanto, non viene

rilevato alcun segnale riflesso. I dischi ottici sono molto più affidabili dei dischi

magnetici, in quanto all'interno del drive la testina di lettura rimane sempre ad

alcuni millimetri di distanza dalla superficie (mentre la testina di lettura/scrittura

dei dischi magnetici sta a distanze dell'ordine dei micron negli hard disk e

addirittura a contatto con la superficie nei floppy disk).

Architettura del computer: 7 La memoria di massa: i dischi ottici

I dischi ottici

I CD

CD-ROM sono come i CD usati per registrare la musica. La sigla ROM (Read Only Memory)

segnala che i dati, una volta memorizzati su CD, divengono indelebili e, pertanto, il CD potrà

essere soltanto letto. La capacità tipica è di circa 650 MB (che nei CD audio corrisponde a 74-80

min di registrazione), ma esistono anche modelli più capienti. La scrittura su CD-ROM è

un'operazione delicata in quanto deve avvenire seguendo un ritmo costante e senza interruzioni.

Se, per qualunque motivo, il flusso di dati durante la scrittura rimane bloccato, il CD diviene

inservibile e occorre ricominciare tutto da capo con un CD nuovo. In commercio esistono anche i

Mini CD, caratterizzati da un diametro ridotto (8 cm) e capacità di 180 MB o 21 minuti. Sono

assolutamente compatibili con i normali lettori CD (eccetto quelli in cui il CD va inserito attraverso

una fessura).

• CD-R: (Recordable o Registrabili) possono essere scritti una sola volta o in più riprese

(multisessione) ma non possono essere cancellati o riscritti. Hanno una capacità di 80 minuti,

90 minuti (790 MB), 99 minuti (870 MB fino a 1,2 GB).

• CD-RW (ReWritable o Riscrivibili): possono essere scritti più volte e successivamente

cancellati (fino a 1000 volte). Hanno le stesse capacità dei CD-R.

Architettura del computer: 7 La memoria di massa: i dischi ottici

I dischi ottici

I DVD

II DVD (Digital Versatile Disc)-ROM esteriormente è analogo al CD-ROM, ma può contenere da

1,4 a 17 GB (cioè fino a 25 volte la capacità di un normale CD). Sono usati soprattutto per

registrare i film digitali

Oltre al DVD-ROM, esistono vari tipi di DVD:

• DVD-R DVD+R possono essere scritti una sola volta.

• DVD-RW possono essere scritti più volte e successivamente cancellati.

• DVD+RW possono essere scritti più volte e successivamente cancellati. La loro caratteristica

principale è la scrittura più veloce rispetto ai DVD-R e la maggiore flessibilità.

Per aumentare la capacità di memorizzazione dei DVD, in commercio si trovano DVD che

prendono il nome di DVD Dual Layer e DVD Double Layer.

I DVD double layer permettono una doppia incisione nello stesso lato. La capacità del supporto

non raddoppia esattamente, perché una parte di memoria è dedicata alla creazione di un indice e

al controllo della distribuzione dei dati. Sono anche detti singolo lato ma doppio strato.

I DVD dual layer o double side o "doppio lato", invece, possono essere incisi o riscritti da tutti e

due i lati, occorre un particolare masterizzatore con tale funzionalità.

Architettura del computer: 7 La memoria di massa: i dischi ottici

I dischi ottici

Blu-ray

II Blu-ray Disc è il supporto ottico proposto dalla Sony agli inizi del 2002 come evoluzione del

DVD per la televisione ad alta definizione. Grazie all'utilizzo di un laser a luce blu, riesce a

contenere fino a 50 GB di dati, quasi 12 volte di più rispetto a un DVD Single Layer-Single Side

(4,7 GB). Il primo apparecchio ad aver utilizzato commercialmente questa tecnologia è stata la

Playstation 3. La tecnologia alla base di Blu-ray è differente da quella utilizzata per CD-ROM e

DVD. Come per i DVD, anche i Blu-ray esistono in versione double layer in cui, grazie alla

presenza di due strati di informazione sovrapposti, la capacità viene raddoppiata, portandola da 25

(per il single layer) a circa 50 GB (per il double layer). Sono comunque allo studio versioni ancora

più evolute, in cui grazie all'impiego di 4, 8 e anche 16 strati, la capacità di un Blu-ray Disc

potrebbe essere in futuro portata anche a 100, 200 e 400 GB rispettivamente.