Come Scegliere L'hardware - l'Hard Disk

1. L'HARD DISK

Ciao a tutti amici di tecnologiasumisura, ci ritroviamo in questo nuovo articolo della serie “Come scegliere l'hardware” per parlare degli hard disk, cioè una delle unità fondamentali del computer da cui dipendono le prestazioni complessive del sistema molto più di quanto si possa pensare.

Infatti quando si vuole aumentare la reattività della macchina viene immediato pensare di sostituire il processore  o overcloccarne la frequenza, tuttavia questa operazione può non dare i risultati sperati se non si conosce adeguatamente la gerarchia della memoria.

E' importante sottolineare che aumentare la velocità di calcolo di un processore non è necessariamente proporzionale all'incremento di reattività del sistema, specialmente in un utilizzo quotidiano: infatti aumentare il clock di un processore riduce i tempi di elaborazione ed è un fattore che si apprezza solo in determinate situazioni, come quando ad esempio si vuole convertire un file multimediale o si vuole decomprimere un archivio.

Dall'immagine a forma di piramide possiamo renderci conto della gerarchia della memoria. Vediamo che i registri prelevano dati e istruzioni dalla cache, la cache preleva i dati dalla RAM, e infine la ram preleva i dati dall'hard disk. Notiamo che i registri del processore sono notevolmente più veloci delle memorie. Questo significa che le memorie introducono un collo di bottiglia inevitabile ai nostri PC limitandone la reattività. Quindi più l'hard disk è lento più lo saranno il caricamento dei programmi e l'avvio del sistema operativo.

Nel corso di questo video vedremo i due principali tipi di memorie secondarie presenti oggi sul mercato: gli hard disk magnetici e gli SSD (Solid Status Drive). Piuttosto che entrare nel dettaglio delle due tecnologie pensiamo sia molto più importante dedicarci a delineare chiaramente le differenze tra i due diversi approcci e descrivere i motivi per cui preferire l'uno all'altro in base alle esigenze del caso.




1.1 CARATTERISTICHE DELL'HARD DISK

1.1.1 TECNOLOGIE DEL HARD DISK

Gli hard disk meccanici sono costituiti essenzialmente da dischi impilati l'uno sull'altro e rivestiti di materiale magnetico. Mentre i dischi magnetici ruotano attorno al loro asse delle testine si posizionano sulla loro superficie per leggere o scrivere le informazione desiderate. La velocità di rotazione dei dischi si misura in rpm (revolutions per minute) o per giri al minuto. A una velocità di rotazione maggiore corrispondono prestazioni migliori. I più comuni hard disk presenti sul mercato ruotano a 5400 o 7200 rpm.

Anche se 7200 rotazioni al minuto possono sembrare tante è facile rendersi conto della scarsa reattività di un hard disk magnetico proprio perché la testina deve spostarsi continuamente e fisicamente in una precisa posizione sulla superficie del disco. Mentre una memoria ram comincia a trasferire dati nell'ordine di pochi nanosecondi l'hard disk, proprio per il motivo che abbiamo appena elencato, lavora nell'ordine delle decine di millisecondi ed è quindi circa un milione di volte più lento rispetto ad una memoria ram, che a sua volta è più lenta rispetto alla capacità di elaborazione di un processore.

Un SSD, a differenza di un hard disk convenzionale, non è dotato di parti meccaniche o mobili ma è unicamente costituito da circuiti elettronici e memorie flash basate su porte logiche nand.

Non dovendo aspettare risposte da parte di alcuna testina un SSD può quindi vantare prestazioni notevolmente superiori rispetto al suo rivale meccanico, infatti la sua reattività si apprezza nell'ordine della frazione di millisecondo. L'unico motivo per cui l'SSD non ha ancora sostituito l'hard disk consiste nell'elevato costo per gigabyte. Attualmente un SSD da 250 GB costa all'incirca quanto un hard disk da 3 TB.

Considerato il costo un SSD è utile non tanto per immagazzinare dati quanto piuttosto per contenere i programmi e il sistema operativo così che questi possano essere caricati molto più velocemente nella memoria ram riducendo drasticamente le latenze per noi utenti.

Per completezza segnaliamo che con il maturare della tecnologia SSD il bus SATA sta diventando un vero e proprio collo di bottiglia per  il flusso di dati che un disco a stato solido è in grado di garantire. Per questo motivo sono già usciti in commercio schede di espansione SSD compatibili con lo standard PCIe ma servirà ancora un po' di tempo prima che questo tipo di soluzione riesca ad adattarsi al portafogli dell'utente medio.

Un ultimo approccio possibile consiste nel realizzare soluzioni ibride tra SSD e hard disk sfruttando una piccola memoria SSD come una cache. Vi abbiamo mostrato un esempio di questo approccio nel video “ Unboxing, Installazione e Test di SanDisk ReadyCache 32GB “. In questo modo si potrà godere di buone prestazioni a un prezzo contenuto senza neanche fare la fatica di reinstallare o copiare la partizione del sistema operativo. Naturalmente le performace di una configurazione basata su SSD puro saranno notevolmente superiori.

1.1.2 PARAMETRI DA CONSIDERARE

Dopo avere brevemente accennato alcune delle possibili soluzioni nell'ambito delle memorie secondarie vediamo come comprendere i parametri principali che definiscono le prestazioni dei dispositivi di archiviazione.

• La Capacità: espressa GB e misura la quantità di informazioni che possiamo salvare sul dispositivo.
• Il formato: Indica la dimensione della diagonale dell'hard disk. Mentre il formato standard per i portatili è da 2.5” il formato standard per i pc desktop è da 3.5”. Naturalmente è più facile che dischi dal formato più ampio a parità di prezzo offrano maggiore capacità e maggiori prestazioni. Segnaliamo inoltre che tutti gli SSD, tranne quelli pcie, hanno formato da 2.5” per via dell'assenza di parti meccaniche e per l'ingombro minimo delle memorie nand.
• Velocità di scrittura sequenziale: Rappresenta la velocità tramite la quale il disco scrive dati in modo sequenziale, cioè quando scrive dati in posizioni consecutive tra loro. 
• Velocità di lettura sequenziale: Rappresenta la velocità tramite la quale si leggono flussi di informazioni. Da notare che quando colleghiamo un hard disk tramite bus SATA III non si potrà mai andare oltre prestazioni di 6Gbit/s per via delle limitazioni intrinseche del bus. Discorso diverso per gli SSD collegati al bus pcie, in questo caso la larghezza di banda sarà notevolmente maggiore.
• Letture casuali: Questo rappresenta il vero parametro che differenzia gli hard disk dagli SSD. Un SSD non ha problemi a indirizzare dati sparsi per la memoria, per via dell'assenza di parti meccaniche. Al contrario un hard disk meccanico deve posizionare fisicamente la testina su ogni blocco casuale che vuole leggere o scrivere, aumentando clamorosamente le latenze rispetto al modello basato su semiconduttori.
• IOPS: è un parametro che indica sinteticamente le prestazioni del disco e più specificamente indica il numero di operazioni che è in grado di eseguire ogni secondo. Com'è logico aspettarsi un SSD raggiunge livelli di IOPS mostruosamente superiori rispetto a un hard disk.
• Power-On-Hours: se pensiamo che i nostri computer o server nas abbiano bisogno di rimanere accesi 24 ore su 24 e 7 giorni su 7 è bene prestare attenzione alla voce power on hour, che per convenzione indica il numero di ore di utilizzo che un hard disk può sopportare in un anno. Un hard disk comune è pensato per operare  circa 2400 all'anno mentre ad esempio un Wester Digital Red è calibrato per funzionare 8760 ore all'anno (h24).

1.2 SISTEMI RAID

Accenniamo sinteticamente l'esistenza dei sistemi RAID. E' infatti possibile organizzare gli hard disk in gruppi in modo tale da aumentare le prestazioni o la sicurezza dei dati o entrambi.

Esistono diversi tipi di organizzazioni RAID, noi citeremo solo quelle che riteniamo più importanti. E' importante sottolineare che prima di configurare un sistema RAID è buona norma che i dischi che lo andranno a comporre siano identici per capacità e modello al fine di evitare problemi alla radice.

Il RAID 0 unisce gli hard disk selezionati in un unico volume e il sistema operativo gli considererà come un unica unità. In un sistema RAID 0 quando un dato viene scritto è distribuito sugli n hard disk che fanno parte della configurazione, in questo modo aumenteremo le prestazioni della memoria secondaria.

Purtroppo se uno degli hard disk facente parte del sistema RAID 0 dovesse rompersi tutti i dati memorizzati sugli altri dischi diventeranno inutilizzabili e andranno persi.

Il RAID 1 detto di mirroring, come si può già intuire dal nome, permette la ridondanza dei dati su tutti gli hard disk impostati su questo tipo di configurazione. In poche parole è come avere un backup costante dei dati: se un disco si rompe avremo sempre a disposizione una copia integra dei dati su un altro hard disk in modo del tutto automatico.

Naturalmente impostando un RAID 1 il costo per gigabyte aumenterà: in un sistema RAID 1 a due hard disk da 1 TB avremo solo 1 TB effettivo per memorizzare i nostri dati.

Per garantire il massimo delle prestazioni e della sicurezza dei dati i due sistemi RAID appena citati possono essere combinati. Dall'immagine potete osservare un esempio di cluster di hard disk impostati in RAID 10.

Da notare che anche se abbiamo 4 hard disk da 2TB in realtà lo spazio totale disponibile corrisponderà 4 TB, proprio perché ogni hard disk è impostato in RAID 1 con un altro mentre i tre gruppi che ne derivano vengono raggruppati in una singola unità tramite il RAID 0. In questo caso è importante che non si rompano tutti e due gli hard disk all'interno di uno stesso gruppo RAID 1 altrimenti verranno irrimediabilmente compromesse tutte le informazioni del cluster creato.

1.3 GUIDA ALL'ACQUISTO

Concludiamo con alcuni consigli per gli acquisti. In Generale quando si parla di hard disk meccanici, e a meno di particolari esigenze, è consigliabile cercare l'offerta meno costosa disponibile in base alla capacità desiderata, rimanendo comunque all'interno delle marche Wester Digital o Seagate.

Per quanto riguarda l' SSD, Samsung ha saputo dimostrare nel corso di questi ultimi anni un ottimo rapporto tra affidabilità, prestazioni e prezzi non eccessivamente salati.

1.4 CONCLUSIONE

Abbiamo concluso anche questa quinta puntata dedicata agli hard disk. spero che il contenuto proposto vi sia piaciuto e vi invito a commentarci, criticarci e a iscrivervi al nostro canale. Un saluto a tutti da Valerio.