Le unità disco rigido sono composte da uno o più piatti magnetici, un attuatore con una testina di lettura/scrittura per ciascun piatto, e un motore per far ruotare i piatti e muovere i bracci dell’attuatore. C’è anche un controller I/O e un firmware che dice all’hardware cosa fare, e comunica con il resto del sistema.

Ciascun piatto è organizzato in cerchi concentrici, chiamati tracce. Le tracce sono divise in unità logiche chiamate settori. Ogni numero di traccia e settore restituisce un indirizzo univoco che può essere usato per organizzare e trovare dati. I dati vengono scritti nella zona più vicina disponibile. C’è un algoritmo che elabora i dati prima che vengano scritti, consentendo al firmware di rilevare e correggere errori.

I piatti girano a velocità predeterminate (da 4200 a 7200 giri al minuto per i computer destinati ai consumatori). Tali velocità corrispondono alla frequenza di lettura/scrittura. Più alta è la velocità predeterminata, più velocemente un disco rigido legge e scrive i dati.

Ogni volta che chiedi al tuo computer di recuperare o aggiornare i dati, il controller I/O dice all’attuatore dove si trovano quei dati, e la testina di lettura/scrittura raccoglie i dati leggendo la presenza o assenza di una carica in ciascun indirizzo. Se la richiesta è di aggiornare i dati, la testina di lettura/scrittura cambia la carica sulla traccia e sul settore interessati.

Il tempo che impiega il piatto a girare e l’attuatore a trovare la traccia e il settore corretti viene chiamato latenza.

Gli inconvenienti degli HDD sono una conseguenza dell’utilizzo delle parti meccaniche per leggere e scrivere i dati, poiché a livello fisico ci vuole più tempo che a livello elettronico per cercare e recuperare i dati. Le parti meccaniche possono saltare o anche rompersi se manipolate con forza o fatte cadere. Questo è un problema per i computer portatili, meno nei computer fissi. Gli HDD sono anche più pesanti e usano più alimentazione degli SSD.

I vantaggi di un disco rigido derivano dal fatto che sono una tecnologia collaudata e che spesso sono meno costosi di una SSD a parità di capacità di archiviazione. Attualmente, gli HDD sono anche disponibili con più spazio di archiviazione degli SSD.

Gli SSD utilizzano la memoria flash per garantire prestazioni più elevate e una durata superiore. Poiché ci sono molte piccole parti in movimento all'interno del disco rigido, come le testine magnetiche, i mandrini e i piatti rotanti, è facile che si verifichino dei guasti e che quindi si possano perdere dati importanti. Invece, non avendo parti in movimento, gli SSD sono più resistenti, si surriscaldano meno e consumano meno energia...

Gli SSD possono essere pensati come grandi unità USB, dato che usano la stessa tecnologia di base. NAND, la tecnologia alla base delle unità a stato solido, è un tipo di memoria flash. Al livello più basso, i transistor su gate flottante registrano una carica (o assenza di carica) per archiviare i dati. I gate sono organizzati in uno schema a griglia, ulteriormente organizzato in un blocco. Le dimensioni del blocco possono variare, ma ogni fila che compone la griglia viene chiamata pagina.

Il driver di un SSD esegue diverse funzioni, inclusa quella di tenere traccia della posizione in cui dati si trovano.

Aggiornare i dati è più complesso per gli SSD. Tutti i dati presenti in un blocco devono essere aggiornati quando anche solo una qualsiasi porzione di esso viene aggiornata. I dati sul blocco vecchio vengono copiati su un blocco diverso, poi viene cancellato e i dati vengono riscritti con i cambiamenti su un blocco nuovo.

Ogni volta che chiedi al tuo computer di recuperare o aggiornare dati, il driver dell’SSD verifica l’indirizzo dei dati richiesti e legge lo stato di carica.

Quando l’unità è inattiva, viene eseguito un processo chiamato Garbage Collection per assicurare che le informazioni sul vecchio blocco vengano eliminate e che ci sia spazio libero per la riscrittura.

C’è un altro processo, chiamato TRIM, che comunica all’SSD di saltare la riscrittura di certi dati quando cancella i blocchi. Essendo finito il numero di volte che un blocco può essere riscritto, questo è un processo importante che previene l’usura precoce dell’unità di archiviazione.

Per prevenire ulteriormente l’usura dell’unità, esiste un algoritmo per assicurare che ciascun blocco nell’unità ottenga una quantità uguale di processi di lettura/scrittura. Questo processo viene chiamato livellamento dell’usura e avviene automaticamente mentre l’unità è in funzione.

Poiché il processo di lettura/scrittura richiede lo spostamento di dati, gli SSD vengono dotati di una maggiore capacità di archiviazione; sull’unità rimane sempre una certa quantità di spazio non segnalata al sistema operativo e non accessibile dall’utente. Ciò consente all’unità di avere spazio per spostare e cancellare elementi senza influenzare la capacità di archiviazione generale.

Gli SSD hanno una tecnologia più nuova e, per questo, costano più degli HDD. Anche se stanno recuperando, può essere difficile trovare SSD con capacità elevate. Gli HDD possono essere fino a 2,5 volte più grandi.

Gli SSD riducono i tempi di caricamento di giochi, applicazioni e film. Grazie alla tecnologia che utilizzano, gli SSD sono più leggeri e resistono meglio agli urti e alle cadute. Inoltre, gli SSD consumano meno energia, consentendo ai computer di funzionare a temperature più basse. 

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