- 1 Cos’è un hard disk esterno?
- 2 Storia degli hard disk
- 3 Funzionamento di un hard disk meccanico
- 4 Funzionamento delle unità di memoria a stato solido SSD
- 5 Fattore di forma e interfaccia degli HDD
- 6 Fattore di forma e interfaccia delle SSD
- 7 HDD esterni multimediali e NAS
- 8 Video tutorial: cos'è l'hard disk e come funziona
Un hard disk esterno è un normale disco rigido che viene inserito in un apposito contenitore con delle porte di connessione verso altre periferiche.
Cos’è un hard disk esterno?
Un hard disk esterno è una periferica usata per memorizzare i file. Si può collegare a computer, consolle, smartphone, tablet, Smart TV e qualsiasi altro device compatibile dal quale verranno letti e scritti i dati che si desiderano.
Generalmente gli hard disk esterni si acquistano così come sono, ma si possono costruire autonomamente comprando un contenitore chiamato box e inserendoci un hard disk qualsiasi.
Gli hard disk esterni si collegano alle periferiche mediante un cavo, talvolta chiamato interfaccia, sebbene siano due cose differenti. Quando si leggono le descrizioni degli articoli, viene sempre specificato in che maniera è possibile far comunicare il device con il computer. A volte non servono cavi e in questo caso si parla di hard disk esterni Wi-Fi.
I più comuni hard disk esterni in circolazione sono da 2,5 pollici e da 3,5 pollici, che rappresenta la loro dimensione fisica.
Quelli da 2,5 pollici sono più piccoli, maneggevoli e auto alimentati, cioè non hanno bisogno di alimentazione esterna e funzionano mediante la corrente che prendono dalla connessione con il computer. Gli hard disk da 3,5 pollici sono più voluminosi da tutti i punti di vista, anche quello della capienza, dunque per funzionare hanno bisogno di alimentazione esterna collegandosi alla rete elettrica.
Gli hard disk da 2,5 pollici sono chiamati anche portatili, mentre quelli da 3,5 pollici sono comunemente definiti desktop o da scrivania. Esistono moltissime varianti di HDD da 2,5 e 3,5 pollici ed ultimamente si stanno diffondendo sempre più le unità di memoria a stato solido, cioè le SSD. Hanno una tecnologia completamente diversa rispetto agli hard disk magnetici e sono molto più performanti.
Storia degli hard disk
Dal momento che gli hard disk portatili sono praticamente identici a quelli per i computer fissi, per capire come funzionano basta analizzare questi ultimi.
Gli hard disk meccanici hanno una storia antica perché sono stati inventati negli anni 50, erano molto grandi e venivano chiamati fixed disk.
Disco fisso è un termine che si usa ancora oggi, così come disco rigido, sebbene hard disk sia molto più comune. È possibile paragonare un hard disk alle vecchie cassette magnetiche a nastro, infatti, per differenziarli dalle moderne unità a stato solido SSD, vengono chiamati anche hard disk magnetici. Gli hard disk hanno uno strato magnetico che ricopre uno o più dischi di alluminio o di vetro.
I dischi, chiamati a volte anche piatti, ruotano rapidamente ed hanno una testina su ogni lato che si muove continuamente per scrivere o leggere i dati. La distanza della testina dalla superficie è infinitesimale e viene tenuta sollevata dall’aria mossa dalla rotazione dei dischi.
Gli hard disk di ultima generazione possono arrivare a ruotare a 15.000 giri al minuto. Questa unità di misura si chiama RPM (Revolutions Per Minute) e i più comuni dischi rigidi esterni da 2,5 pollici ruotano a 5.400 RPM, mentre quelli da 3,5 pollici a 7.200 RPM, dunque sono più veloci.
La memorizzazione dei dati nel disco rigido avviene tramite magnetizzazione e la scrittura tramite le testine, che sono avvolte di rame e sfruttano il principio di induzione magnetica. Le moderne testine sono magnetoresistive, cioè basate su un dispositivo capace di modificare l’intensità del campo magnetico. Questo le rende molto più sensibili oltre che estremamente piccole e dunque più veloci.
Il primo hard disk inventato nel 1956 da IBM poteva memorizzare circa 5 MB di dati, pesava più di 1 tonnellata ed era grande quanto un frigorifero.
Funzionamento di un hard disk meccanico
Gli hard disk all’interno hanno dei dischi magnetici ognuno dei quali è strutturato in piatti, a loro volta formati da tracce concentriche, settori geometrici e cluster, ovvero gruppi di tracce vicine. L’insieme di tracce che si trovano alla stessa distanza dal centro del disco si chiama cilindro e contiene tutte le tracce col solito numero, ma residenti su un piatto diverso. I settori geometrici sono spicchi radiali di uguale dimensione identificati da un numero unico.
Il blocco è un insieme di settori nella medesima posizione su tutti i piatti. A livello fisico ogni dato viene memorizzato in una zona caratterizzata da alcune coordinate, pertanto tutti i file sono indicizzati univocamente in un punto ben preciso dell’hard disk.
Le informazioni sono memorizzate in celle magnetiche microscopiche che vengono raggiunte in tempi rapidissimi dalla testina.
Qualunque tipo di file è costituito da una sequenza di byte, ovvero una serie di lettere e numeri che quando vengono richiamati diventano leggibili all’utente, che si tratti di file di testo, fotografie, video o altro. Prima di poter usare un hard disk bisogna formattarlo decidendo le informazioni sulla partizione e il boot sector.
Oggi i tipi di partizione sono due: la vecchia MBR e la più recente GPT. Lo schema delle partizioni è importante ed ultimamente GPT sta soppiantando MBR, sebbene in alcuni casi sia meglio usare ancora il vecchio sistema.
Esistono molti tipi di formattazione per un hard disk interno o esterno, oggi i più usati sono:
- FAT32, exFAT o NTFS per Windows
- Mac OS Extended (Journaled) o Apple File System (APFS) per Macintosh
- Ext2, Ext3 o Ext4 per Linux
Quasi sempre gli hard disk esterni vengono venduti già pronti, ossia con lo schema delle partizioni e il file system preinstallato. Queste caratteristiche si possono modificare autonomamente con qualsiasi software free o integrato nel sistema operativo.
Funzionamento delle unità di memoria a stato solido SSD
Le unità di memoria a stato solido sono memorie di massa basate su semiconduttori che funzionano tramite memoria Flash, ossia a stato solido. Comunemente conosciute come SSD (Solid State Drive) usano una tecnologia completamente diversa dagli hard disk magnetici, sebbene abbiano la medesima funzione. Talvolta sono erroneamente chiamate dischi, ma in realtà non hanno nulla di simile ai dischi rigidi di cui si è parlato sopra.
Le SSD sono formate da un circuito elettronico che sfrutta la memoria Flash per modificare i transistor.
La memoria Flash può essere NAND 2D o NAND 3D: nel primo caso ha un singolo strato e nel secondo si differenzia a seconda del numero di bit contenuti in ogni cella, ovvero dal livello di tensione che questa può assumere. Questi dispositivi di archiviazione sono governati da un microprocessore chiamato controller, che coordina tutte le operazioni della memoria. Per funzionare, il controller ha bisogno di un software che viene preinstallato dal produttore ed è chiamato firmware.
Nelle SSD c’è anche una memoria cache che viene usata per contenere i dati temporanei che vengono richiesti più spesso dal sistema. Le SSD hanno dimensioni più piccole rispetto agli hard disk e sono molto più veloci: il controller impiega lo stesso tempo per raggiungere i dati in qualsiasi punto della memoria si trovino, pertanto non si frammentano e dunque non necessitano di manutenzione.
Le SSD stanno diventando sempre più presenti sia nei computer che come unità di storage esterne, perché hanno molti vantaggi. Oltre a non aver bisogno di essere deframmentate, essere velocissime e di piccole dimensioni, non si surriscaldano e sono più resistenti dal punto di vista fisico.
Sono formate solamente da un circuito elettronico e non hanno parti in movimento a rischio di rottura. Di contro possono essere sovra scritte un numero limitato di volte, perciò sono meno affidabili dei dischi rigidi, che invece hanno un ciclo di vita praticamente illimitato. Altro inconveniente, o vantaggio a seconda dei punti di vista, è che sono completamente silenziose: in caso di guasto non si avvertirà nessun rumore preventivo come accade con gli hard disk. Da ultimo, ma non meno significativo è il prezzo: ancora molto elevato e non alla portata di tutti.
Fattore di forma e interfaccia degli HDD
I fattori di forma più comuni degli hard disk esterni sono 2,5 e 3,5 pollici, ma le dimensioni standardizzate sono sette.
Gli HDD da 3,5 pollici esterni si usano nei server, nei NAS e come unità di archiviazione esterna alimentati dalla rete elettrica. I più comuni hanno velocità di 7.200 RPM e costano meno rispetto a quelli da 2,5 pollici.
Gli HDD da 2,5 pollici si trovano nei computer portatili e come dispositivi di storage. Sono auto alimentati, ovvero hanno bisogno solo di un cavo per essere collegati al computer e funzionare. La velocità media più comune è di 5.400 RPM, sono più costosi rispetto agli altri ma hanno il vantaggio della portabilità.
Dal punto di vista della connettività quasi tutti gli hard disk esterni funzionano tramite standard USB 3.0 che ha una velocità di trasferimento di 625 MB/s. Recentemente sta prendendo sempre più piede lo standard USB 3.1, retro compatibile con i precedenti, che ha una velocità di trasferimento di 1.250 MB/s.
Spesso, ma non sempre, gli hard disk esterni che usano USB 3.1 hanno un connettore diverso chiamato Type C, che è molto più piccolo dei precedenti USB. L’interfaccia più comune è SATA 3 evoluzione e retro compatibile con le precedenti SATA. Uno standard usato quasi esclusivamente sui computer Apple superveloce è Thunderbolt.
Thunderbolt versione uno arriva fino a 10 GB al secondo, la versione due fino a 20 GB/s e la versione tre fino a 40 GB/s.
Gli hard disk con questo tipo di standard funzionano esclusivamente con porte Thunderbolt Miny DisplayPort per Thunderbolt 1 e 2, USB Type C per Thunderbolt 3.
Fattore di forma e interfaccia delle SSD
Le unità di memoria a stato solido vengono spesso abbinate agli hard disk per aumentare le prestazioni del sistema e velocizzare l’accesso ai file. Quando si desidera installare un altro sistema operativo oppure applicazioni particolarmente pesanti, non c’è niente di meglio che farlo su una memoria SSD esterna: l’avvio richiederà una manciata di secondi e libererà spazio dal computer.
Le SSD sono ottime anche per archiviare file e le più diffuse esistono in due tipi di formato e interfaccia: da 2,5 pollici con interfaccia SATA e mSATA M.2 con interfaccia PCIe.
Le SSD da 2,5 pollici sono prevalentemente usate per essere installata all’interno dei computer, magari in abbinamento con un hard disk tradizionale. Tramite i connettori SATA 3 raggiungono velocità fino a 6 GB/s oppure 3 GB/s teorici con lo standard SATA 2. Le SSD più evolute fanno uso di tecnologia SATA Express, che unisce l’interfaccia SATA 3 alla tecnologia PCI Express riuscendo ad ottenere velocità fino a 15 GB/s.
I connettori mSATA sono ancora usati su alcuni computer, tuttavia sono stati superati da M.2 che si stanno diffondendo sia nei computer che nei device di archiviazione esterna. Questi connettori vengono usati sia su SSD SATA che su PCI Express e non sono compatibili tra loro.
HDD esterni multimediali e NAS
Gli hard disk esterni più evoluti sono quelli multimediali e i NAS Network Attached Storage. Gli hard disk esterni multimediali sono chiamati anche lettori multimediali, e consentono di riprodurre sulla televisione i file audio e video che sono memorizzati all’interno. Sono stazioni di storage dove è possibile memorizzare qualunque cosa perfino dalla televisione, sulla quale è possibile vedere film ad alta risoluzione anche se quest’ultima non la è.
L’hard disk multimediale si può collegare alla rete Internet con un cavo o tramite Wi-Fi, dunque è possibile navigare sul Web direttamente con la televisione e trasformarla in una Smart TV. Molto spesso questi apparecchi hanno un collegamento per la chiavetta USB e possono perfino riprodurre contenuti multimediali memorizzati sul cloud o su qualunque computer, tablet o smartphone collegato alla rete.
Sono dotati di telecomando programmabile e vi si può collegare una tastiera per accedere direttamente al video e scrivere quello che si desidera nei form di ricerca.
I più evoluti hanno una qualità audio a livello di home theatre, sono leggeri e compatti ed hanno varie funzionalità, come per esempio la possibilità di scegliere i sottotitoli in tempo reale per il video. Supportano i formati audio e video più conosciuti e generalmente sono molto semplici da utilizzare. I più costosi e performanti sono piccoli computer dotati di memoria interna e processore.
I NAS sono dispositivi nei quali sono inseriti diversi hard disk a coppie. È possibile accedervi in lettura e scrittura da qualsiasi apparecchio hardware e sono una sorta di computer a sé stanti. Non sono soltanto dei dispositivi di archiviazione, ma veri e propri server per mettere a disposizione di aziende e utenti privati un device di archiviazione al quale chiunque più accedere tramite la rete.
Video tutorial: cos’è l’hard disk e come funziona
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