curiosità su hard disk

[enick]

Mi sono sempre chiesto come un bit venisse scritto(fisicamente) sull'hard disk,so piu o meno di cosa e composto e che funziona piu o meno come una "audio cassetta" , ma sapreste spiegarmi proprio come avviene la procedura fisica di scrittura?? dubito che venga propio scritto "1" o "0" sul disco magnetico(?) , quindi illuminatemi..

PS : LOL inizialmente ho sbagliato inconsciamente (vi giuro) il titolo del post , ho dovuto fare una screen assolutamente

Spoiler

[NoCode]

Qui c'è scritto tutto:
http://it.wikipedia.org/wiki/Disco_rigi ... _magnetica

[BaronVsCorsar]

un hd è composto da un disco di materiale magnetico.
Il disco viene suddiviso in cilindro (faccia del disco, fisicamente i dischi possono essere anche più di uno) settori (spicchi) e tracce (anelli concentrici).
conoscendo il cilindro, il settore e la traccia si identifica una zona ben specifica del disco.
Per ogni cilindro si ha una testina, quando vuoi scrivere (o leggere) viene mossa la testina del cilindro che ti interessa
raggiungendo il settore voluto e la traccia, che è l'unità minima indirizzabile (cioè non puoi dire "leggi un byte", ma puoi solo dire "leggi una traccia di un settore di un certo cilindro").
Ovviamente oltre ai dati utili (il file memorizzato) all'interno del disco sono memorizzati anche dei metadati (dati che servono per ottenere i dati utili). Questi metadati dipendono dal file system (che decide come sono logicamente interconnessi i dati memorizzati fisicamente sull'HD).

ogni settore in una traccia ha una certa dimensione "in byte".
Questo dipende dalla dimensione fisica della traccia, dalla capacità della testina di distinguere due pezzettini vicini di materiale magnetico con diversa polarizzazione (positiva o negativa) e dalla capacità del supporto stesso di avere magnetizzazioni diverse più o meno vicine.
Questi limiti fisici determinano quanti byte ci stanno.

Invece nota come cilindro, settori e tracce sono una suddivisione teorica, che volendo può essere anche cambiata. Tipicamente aumentando il numero di settori (o tracce) hai una traccia di un settore che contiene meno byte (quindi puoi indirizzare pezzetti più piccoli del tuo disco).

Nota che se un file è totalmente contenuto in un cilindro/settore/traccia e ti avanza dello spazio questo è "perso". Vale a dire non potrai memorizzare nulla nella parte di cilindro/settore/traccia rimasta non occupata.
Questo determina che l'occupazione fisica di memoria di un HD può differenziarsi dall'occupazione dei dati (quella fisica è sempre >=). Windows parla di size (dimensione dei dati) e size on disk (occupazione fisica dei dati).
Ovviamente lo spazio perso è minimo se la dimensione tipica del file è >= alla dimensione minima del cilindro/settore/traccia (ne occupa ad esempio 10 pieni e 1 a metà).
Aumentare il numero di settori e traccie rende però più pesante l'indirizzamento. Quando si usano il file sistem FAT16, FAT32,...il numero (16, 32) dice quanti bit sono necessari per identificare univocamente il cilindro/settore/traccia. Più bit, meno spreco di spazio, ma più metadata.
In genere si cerca un compromesso.
Quando si legge si leggono tutti i byte della cilindro/settore/traccia, ma con i metadati si sa quanti ne sono significativi e quanti no.

Tieni presente che cancellare un file in realtà non fa nulla sul disco, si cambiano i metadata dicendo che quei settori sono "disponibili".

Ora che conosci questa struttura fisica puoi anche capire a cosa serve la deframmentazione:
- deframmentare: metto tutti i cilindro/settore/traccia che contengono un file uno di fianco all'altro. Il vantaggio è che devo muovere meno le testine e posso continuare a leggere. L'accesso al file è più veloce
- deframmentare 2: metto tutti i cilindro/settore/traccia liberi (non occupate da un file) uno a fianco dell'altro, in modo che eventuali file grandi possono essere salvati in cilindro/settore/traccie adiacendo evitando una futura frammentazione.

bene, ora che la testina può raggiungere il suo cilindro/settore/traccia non fa altro che leggere lo stato magnetico del disco trovandolo positivo o negativo (cioè misura se la sua polarità magnetica è positiva o negativa). Analogamente è possibile "scriverlo" cambiando la sua polarità magnetica (esistono materiali che mantegono la loro polarità magnetica per molto tempo, ma se immersi in un campo magnetico esterno sufficientemente forte possono anche cambiarla, per poi mantere questa...).
Ovviamente qualsiasi cosa che abbia due stati può essere interpretata come bit (ci sono interessanti esempi di calcolatori "ad acqua", dove il flusso passante di acqua è interpretato come 1, e la sua assenza come 0.
In realtà è binario qualsiasi sistema che possa essere descritto con due elementi (lampadina accesa/spenta, polarizzazione positiva/negativa, tensione elettrica alta/bassa...), la polarizzazione magnetica è perfetta allo scopo.

[enick]

Grazie baron da wikipedia non avevo capito molto bene,apri una "Boronpedia "
Quello che più mi interessava era in sostanza l ultima parte,se ho capito been essendo due tipologie di dati che possiamo "scrivere" 1 e 0 un "memorizzatore di dati" deve avere una particolarità fisica che li permette di avere 2 stati,o comunque una caratteristica ben definita che puoi variare dalla caratteristica (x) o (y) dunque vari materiali in natura potrebbero fare ciò,ma il magnete e la sua polarità è perfetto in questo caso dunque un hard disk utilizza quest ultimo.. Ho detto qualche assurdità??

PS: premetto che di informatica di base sopratutto hardware ne so veramente poco,e questa ovviamente era una mia curiosità personale

[BaronVsCorsar]

no, è proprio così. In genere invece di stato x e stato y vengono chiamati stato 1 e stato 0.
l'hd usa materiale magnatico perchè era "facile" magnetizzarlo e mantere lo stato senza applicare ulteriore energia (memoria ritentiva, la ram è decisamente più performante, ma quando togli corrente perdi tutto).

ora c'è la flash che lavora "similmente alla ram", ma quando togli corrente non perde lo stato. Questo stato è dato dalla tensione elettrica (alta o bassa).

Anche nella comunicazione "via cavo" si usa un metodo simile (tensione), in genere si ha un segnale 1 o 0 legato ad una tensione positiva e negativa. La velocità di lettura e scrittura dipende: per colui che invia il segnale la velocità del circuito per far variare la tensione - per chi legge il tempo necessario per accorgersi che la tensione è cambiata.

Inoltre non è detto che gli stati debbano essere proprio due, ad esempio si potrebbe fare tre soglie di tensione elettrica.
se la tensione misurata è sotto la soglia 3 -> simbolo A
se la tensione misurata è tra soglia 3 e soglia 2-> simbolo B
se la tensione misurata è tra soglia 2 e soglia 1-> simbolo C
se la tensione misurata è sopra soglia 1 -> simbolo D

per praticità ogni simbolo viene convertito in byte:
A 00
B 01
C 10
D 11
(si usano sempre potenze di due per ovvi motivi di praticità e di economia del simbolo. Se spedissi una cifra decimale definendo 9 soglie poi lo potrei convertire in 4 bit... che in realtà possono descrivere 16 simboli. Poi a volte si fa lo stesso - e anche di peggio - per garantire ridondanza di trasmissione ed eventualmente riconoscere la presenza di un errore).

La natura con il DNA usa un sistema simile, ma con base 3 (il simbolo minimo può assumere 3 valori).
Ci sono anche descrizioni teoriche di computer organici che usano un sistema simile (stravolgendo il concetto di bit e definendo una nuova unità ternaria).

Come in matematica la base non ha molta importanza (se non per la costruzione dell'hardware). Logicamente un numero è pur sempre un numero!