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Hard disk
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Il sistema di storage ha il compito di memorizzare i dati, i programmi e il sistema operativo del vostro pc. Al contrario della RAM i dati persistono anche in assenza di alimentazione e questo permette una memorizzazione a lungo termine. Esistono due diverse tecnologie con cui sono costruiti i sistemi di storage: quella a piatti magnetici e la tecnologia Solid State. La prima è la più vecchia e permette di memorizzare su dei piatti in rotazione i dati attraverso una testina magnetica che si posiziona sopra al piatto. I piatti possono essere più di uno per aumentare la capacità. La tecnologia solid state è radicalmente diversa in quanto l'informazione è memorizzata in celle di memoria costituite da transistor (Nand Flash). Ciò che tecnologicamente si avvicina di più ai Solid State Disk sono le comuni penne USB (anche se di capacità e prestazioni ovviamente inferiori). I parametri principali di interesse per valutare un hard disk sono la capacità, le velocità di lettura e scrittura e i tempi di accesso.


Capacità

È il dato principale a cui solitamente si fa riferimento. È importante perché determina la quantità di dati che si può memorizzare. Indicativamente per un utilizzo comune non è necessaria una grande quantità di memoria. Normalmente sono sufficienti circa 20GB per sistema operativi e programmi, la dimensione attuale necessaria per installare un gioco va da 5 GB fino a 10 , 15 per i più voluminosi. Considerando dati tipo fotografie, un po' di musica e qualche video si può dire che 320GB sono più che sufficienti. Ovviamente questa capacità potrebbe esaurirsi in breve tempo in caso di uso intensivo del peer to peer. Anche chi fa spesso videoediting potrebbe avere necessità di una maggiore quantità di memoria. Attualmente la capacità degli hard disk si aggira dai 500 GB fino a 2 o 3 TB (1TeraByte =1024GigaByte). La capacità degli SSD è solitamente molto inferiore rispetto a quella degli Hard Disk tradizionali. Questo perché la tecnologia costruttiva è molto più costosa e prevede la fabbricazione di molti chip di silicio. L'aumento di costo è circa proporzionale alla capacità dell'SSD e per la diminuzione dei prezzi è necessaria una forte economia di scala, cosa attualmente difficile da realizzare in quanto gli hard disk Solid State costituiscono ancora un prodotto di nicchia (a causa dei prezzi abbastanza elevati). Tuttavia la tecnologia degli hard disk a piatti magnetici non è più in grado di garantire grandi miglioramenti di prestazioni e il futuro degli hard disk vedrà senza dubbio una grande diffusione dei Solid State Drive che consentono di ottenere velocità di lettura e scrittura molto elevate e tempi di accesso circa cento volte inferiori.



Velocità di lettura e scrittura

È un parametro molto importante che determina la velocità con cui l'hard disk riesce a leggere o scrivere dati. Questo valore può differire sensibilmente a seconda di come sono posizionati i dati da leggere sul disco. In caso di lettura sequenziale infatti questa velocità aumenta molto (specialmente negli hard disk a piatti magnetici). Per questo motivo è importante mantenere la sequenzialità dei dati effettuando quando necessario una deframmentazione.

Uno dei parametri che influisce sulle velocità di lettura e scrittura di un hard disk a piatti magnetici è la velocità di rotazione dei piatti. Comunemente gli hard disk 3,5” per computer desktop hanno una velocità di rotazione di 7200 rpm. Hard disk a più alte prestazioni (ma solitamente di capacità inferiore) hanno velocità di 10000 o 15000 rpm. Influisce inoltre anche la capacità dei piatti del disco in quanto piatti magnetici più densi consentono velocità di lettura maggiori. A tal fine è stata sviluppata la tecnologia Perpendicular Recording che permette di memorizzare l'informazione in un campo magnetico diretto perpendicolarmente alla superficie del piatto invece che parallelamente. In questo modo le celle di memoria riescono ad essere sensibilmente più piccole (e quindi tale tecnologia permette anche di ottenere una capacità maggiore per ciascun piatto). Sotto il punto di vista della densità del disco si può anche capire perché hard disk di piccole dimensioni hanno prestazioni inferiori rispetto a uno di dimensioni medie o grandi. Tipicamente le velocità di lettura e scrittura di hard disk 7200 rpm si aggirano intorno agli 80-100 MB/s.

Per quanto riguarda i sistemi a stato solido (SSD) le prestazioni possono variare sensibilmente secondo la marca e il modello. Spesso le aziende specificano i valori massimi di lettura e scrittura ma non sempre sono rispondenti alle effettive velocità.

Al contrario degli hard disk, gli SSD necessitano di alcune feature in grado di risolvere alcune problematiche di degradamento delle prestazioni ovvero le funzionalità TRIM e Garbage Collection. Entrambe hanno la funzione di cancellare fisicamente dalle celle di memoria i dati cancellati dal sistema operativo, in modo da velocizzare le successive operazioni di scrittura in quelle celle. Mentre però il Garbage Collection viene effettuato direttamente dall'SSD e quindi è sempre attivo, qualora presente, TRIM è un comando attivato dal sistema operativo ed è supportato soltanto da Windows 7 e alcune versioni di linux per configurazioni a singolo drive (senza RAID). Da preferire quindi gli SSD che implementano la funzionalità di garbage collection.

Attualmente le velocità di lettura e scrittura sequenziale degli SSD possono variare da 150-200 MB/s fino a 500 o anche più MB/s. Le velocità di scrittura sono solitamente leggermente inferiori rispetto a quelle di lettura. Ovviamente i prezzi cambiano sensibilmente anche con le prestazioni oltre che con le capacità. Ci auguriamo comunque che entro uno o due anni gli hard disk solid state possano essere alla portata di tutti gli utenti.



Tempi di accesso

Il tempo di accesso al disco è il tempo che il sistema di storage impiega ad accedere ad una locazione di memoria. Questo parametro influisce molto quando si deve accedere a molti file piccoli dell'hard disk, eventualmente situati in zone differenti del disco. Ad esempio i tempi di accesso influiscono molto nella fase di caricamento del sistema operativo e in fase di apertura dei programmi. Negli hard disk a piatti magnetici è il tempo che la testina impiega ad allinearsi con la cella di memoria. Dipende sensibilmente anche dalla velocità di rotazione del disco e può variare da 5-6ms (per i 15000rpm) fino a 11-15ms (per i 7200 rpm). I tempi di accesso degli SSD sono invece molto inferiori in quanto non risentono delle limitazione meccaniche tipiche degli hard disk a piatti. I tempi di accesso si aggirano intorno a 0.1 ms (circa 100 volte inferiori). Per questo motivo l'utilizzo di un SSD è particolarmente consigliato per installare il sistema operativo e i programmi, in modo da velocizzare sensibilmente le operazioni di boot e le comuni operazioni di utilizzo del pc. Viste le capacità piuttosto ridotte è bene associare ad un SSD un hard disk a piatti magnetici da utilizzare per lo storage dei dati.



Cache

Questo parametro è specifico soltanto degli hard disk a piatti magnetici. Visti i tempi di accesso piuttosto elevati è presente sull'hard disk una zona di memoria di tipo volatile che funziona da buffer tra chi richiede i dati e il piatto vero e proprio. In questo modo non c'è bisogno di andare a recuperare dati che sono acceduti molto di frequente perché vengono mantenuti in queste zone di memoria. Le capacità tipiche variano da 2MB fino a 64MB, e solitamente consentono di migliorare leggermente le prestazioni dell'hard disk.



Connessioni
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Attualmente la connessione tipica dell'hard disk è il SATA (serial ATA) che ormai a ha sostituito la porta PATA (Parallel ATA o EIDE) più per versatilità (il cavo è molto più sottile ed è possibile connettere un numero maggiore di periferiche) che per velocità di trasferimento. Il SATA2 offre infatti una banda di circa 3Gigabit/s, ben superiore alle effettive capacità di qualsiasi hard disk a piatti magnetici.

Una connessione particolare è il SAS (o SCSI) che caratterizza alcuni hard disk di tipo professionale ad alte prestazioni (tipicamente 15000rpm) che consente di ottenere tempi di accesso inferiori rispetto alle altre connessioni. Solitamente per queste periferiche è necessario un controller da installare su slot Pci o Pci-Express poiché la grande maggioranza delle schede madri non integrano questo tipo di porte.

Negli ultimi tempi sono inoltre comparsi SSD che si appoggiano su una connessione del tipo Pci-Express per lo storage, eliminando così anche il collo di bottiglia che si potrebbe formare su una connessione Sata III.


Raid
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Il raid è una tecnologi che consente di sfruttare contemporaneamente più di un hard disk in modo da incrementare le velocità di lettura o scrittura oppure l'affidabilità. Le modalità più comuni sono il Raid 0, il Raid 1, il Raid 0+1 e il Raid 5. Tratteremo brevemente ciascuno di essi mentre per maggiori approfondimenti si rimanda all'apposita guida:


Il Raid 0 suddivide i dati da scrivere su due o più dischi e quindi permette teoricamente di moltiplicare la velocità di lettura e scrittura per il numero di dischi utilizzati per il raid. Ovviamente tale incremento di prestazioni è solo teorico ma comunque si riesce ad ottenere sensibili miglioramenti. Per funzionare bene il raid prevede che gli hard disk utilizzati siano perfettamente identici (o almeno di uguale capacità). Il raid 0 non migliora i tempi di accesso al disco e inoltre aumenta il rischio di perdita di tutti i dati perché se si rompe uno dei dischi si perde la totalità dei dati messi in raid. Il raid 1 non migliora le prestazioni ma migliora l'affidabilità in quanto fa una copia 1:1 dei dati su un altro hard disk. In questo modo se si rompe uno dei due dischi si possono recuperare tutti i dati. Il raid 0+1 consente di unire le due funzionalità (ma sono necessari almeno 4 dischi). Il raid 5 è simile al raid 0+1 ma consente di sfruttare meglio i dischi utilizzati memorizzando la ridondanza necessaria a ricostruire i dati su ciascuno dei dischi.