LEZIONE 15
HARD DISK
15.1 Descrizione generale
Un hard disk (o disco magnetico) consiste di un insieme di piatti che ruotano attorno ad un
asse ad una velocità compresa tra 3600 e 7200 giri al minuto (oggi anche fino ad 15000). I
piatti, in metallo (recentemente in vetro1) con diametro che può variare da un pollice (2.5cm)
ad otto (20cm), sono coperti su ambedue le facce da materiale magnetico in grado di
memorizzare informazioni. La scrittura su disco è quindi non volatile, ossia i dati vengono
conservati anche quando viene tolta l’alimentazione.
Per leggere e scrivere informazioni su un hard disk al di sopra di ciascuna superficie è
posizionato un braccio mobile contenente una piccola bobina elettromagnetica chiamata
testina (head) di lettura/scrittura. Ciascuna superficie del disco è divisa in cerchi concentrici
chiamati tracce, tipicamente ogni superficie contiene dalle 1000 a 5000 tracce (track). Una
traccia è a sua volta divisa in settori che contengono le informazioni, ognuna di esse può
contenere da 64 a 200 settori, ed il settore è l’unità minima di lettura e scrittura (vedi fig.
15.1). Se sono disponibili piu’ superfici di memorizzazione, si puo’ immaginare che queste
costituiscano un cilindro (cylinder), tale termine viene usato in questo contesto come sinonimo
di traccia. Inoltre nell’accesso a superfici di memorizzazione distinte si fa riferimento alla
testina scrivente.
Piatti
Tracce
Settori
Piatto
Traccia
FIGURA 15.1
I dischi si suddividono in piatti, tracce e settori.
L’uso di componenti meccanici fa si che i tempi di accesso per i dischi magnetici siano molto
più alti che per le DRAM; per i dischi variano da 5 a 20 millisecondi, per le DRAM si hanno
tempi di accesso compresi tra 5 e 100 nanosecondi, il che rende le DRAM circa 100000 volte
più veloci, tuttavia a parità di capacità di immagazzinamento il costo per megabyte di un disco
è 50 volte minore di quello di una DRAM. Nella figura 15.2 e’ riportato l’andamento dei costi
del disco per MByte.
1
Il substrato in vetro presenta alcuni vantaggi, infatti si ha una:
− maggiore uniformità della pellicola magnetica superficiale, che produce, quindi, un miglioramento
dell’affidabilità del disco;
− riduzione dei difetti della superficie con conseguente riduzione degli errori di lettura/scrittura;
− minore distanza tra testina e supporto;
− maggiore rigidità;
− maggiore resistenza ad urti e danneggiamenti.
15.1
2057.61 $
0.001 $
1965
1975
1985
1995
2005
FIGURA 15.2 Andamento costo per MByte
15.1.1 Meccanismi di lettura e scrittura magnetica
Il meccanismo di scrittura si basa sul fatto che l’elettricità, fluendo attraverso la bobina
produce un campo magnetico; la testina di scrittura pertanto riceve impulsi, e nella superficie
sottostante vengono registrati schemi magnetici differenti dipendenti dalla corrente
(positiva o negativa).
La testina di scrittura è composta da materiale facilmente magnetizzabile ed ha la forma di
un ferro di cavallo attorno al quale sono avvolti pochi giri di conduttore filiforme (vedi fig.
15.3). Una corrente elettrica nel filo induce, attraverso gli estremi del ferro di cavallo, un
campo magnetico che magnetizza una piccola area del mezzo di registrazione; logicamente
l’inversione della direzione della corrente inverte l’orientamento del campo magnetico sul
supporto di registrazione.
Il meccanismo di lettura è basato sul fatto che un campo magnetico in movimento relativo
rispetto ad una bobina produce in essa una corrente elettrica. La porzione di superficie del
disco passante sotto la testina genera una corrente della stessa polarità di quella che
precedentemente era stata registrata.
Si può utilizzare la stessa testina e per la scrittura e per la lettura poiché hanno la stessa
struttura. Le testine singole sono utilizzate dai floppy disk e dai vecchi sistemi a disco rigido.
Tuttavia i sistemi a disco rigido odierni richiedono una testina di lettura distinta
comprendente un sensore magnetoresistivo (MR) parzialmente schermato.
Il materiale magnetoresistivo presenta una resistenza elettrica che dipende dalla
magnetizzazione del mezzo che si trova sotto di esso; tramite il passaggio della corrente
attraverso il sensore vengono rilevati, come segnali di tensione, i cambiamenti di resistenza.
Questo metodo garantisce maggior densità di memorizzazione e velocità operative piu’
elevate.
15.2
Corrente
di lettura
Corrente di
scrittura
Schermatura
Ampiezza
della traccia
Elemento
di scrittura
a induzione
Magnetizzazione
N
S
N
S
N
Supporto di
registrazione
S
Sensore
MR
N
S
N
S
N
S
N
S
Figura 15.3
Testina di scrittura induttiva e lettura magnetoresistiva.
15.1.2 Organizzazione e formattazione dei dati
Come precedentemente accennato la testina è un dispositivo relativamente piccolo in grado di
leggere e di scrivere su una porzione del disco rotante; ed è ciò che è all’origine della
disposizione fisica dei dati in anelli concentrici chiamati tracce. Esse sono tanto larghe quanto
la testina. Come detto, si usa il termine cilindro per far riferimento a tutte le tracce che in un
certo istante si trovano al di sotto delle testine sulle varie superfici.
Fisicamente, tracce adiacenti sono separate da spazi per prevenire, o quanto meno
minimizzare, gli errori dovuti al disallineamento della testina o all’interferenza tra i campi
magnetici.
Il trasferimento dati avviene per settori; che sono di lunghezza fissa o variabile (la maggior
parte dei sistemi odierni usa tipicamente settori a lunghezza fissa pari a 512 byte). Anche in
questo caso per ridurre eventuali imprecisioni i settori adiacenti sono separati da spazi vuoti
(vedi fig. 15.4).
Sector
S3
S4
Intersector Gap
Track
S3
S4
S5
S2
S2
S5
S1
S6
Intratrack Gap
S6
S1
S8
S8
S7
S7
FIGURA 15.4 Struttura del disco
I bit vicini al centro del disco ruotano più lentamente di quelli più esterni. E’ possibile
compensare la variazione di velocità, incrementando lo spazio tra i bit registrati sul disco man
15.3
mano che ci si allontana dal centro del disco, in modo tale che la testina possa leggere tutti i
bit alla stessa velocità (tecnica a velocita’ angolare costante).
Questa tecnica da’ come vantaggio che i singoli blocchi di dati possono essere indirizzati per
traccia e settore. Per spostare la testina verso un indirizzo specifico è sufficiente un suo
movimento verso la traccia desiderata e attendere che il settore specificato venga a trovarsi
sotto la testina. Come svantaggio si ha che la quantità di dati immagazzinabili deve essere la
stessa e per le tracce interne e per quelle esterne.
Essendo la densità, in bit per centimetro lineare, crescente man mano che ci si sposta dalla
traccia più esterna a quella più interna la capacità di memorizzazione dei dischi a velocità
angolare costante è limitata dalla massima densità ottenibile dalla traccia più interna. In
figura 15.5 è riportato l’andamento della crescita della densità per anno.
Year
Areal Density
1.7 100000
7.7
10000
63
3090
1000
17100
Areal Density
1973
1979
1989
1997
2000
100
10
1
1970
1980
1990
2000
Year
FIGURA 15.5 Andamento della densità.
Per incrementare tale densità si utilizza una tecnica nota come registrazione a più zone
(multiple zone recording) in cui la superficie è ripartita in un certo numero di aree (16
solitamente) all’interno delle quali il numero di bit per traccia è costante; le zone più lontane
dal centro contengono un numero maggiore di settori e quindi di bit rispetto a quelle più
centrali, ciò consente una capacità di memorizzazione più elevata a discapito di una logica
circuitale più complessa.
Poiché la testina si muove da una zona all’altra la lunghezza (lungo la traccia) dei singoli bit
varia, provocando così un cambiamento nei tempi di lettura e scrittura.
E’ logico che vi deve essere un criterio per localizzare la posizione del settore all’interno della
traccia, quindi un punto di partenza sulla traccia per poter identificare l’inizio e la fine di ogni
settore (Fig. 15.6). Questi requisiti vengono rispettati tramite dati di controllo memorizzati
sul disco. Ossia il disco viene inizializzato con dei dati utilizzabili solo dal suo sistema di
controllo e non accessibili all’utente.
17
7
Gap1
Id
Sync
Byte
1
Track
#
2
41
515
20
17
Gap2 Data Gap3 Gap1
Head Sector CRC
#
#
1
1
2
7
Id
41
515
20
Gap2 Data Gap3
Sync
Byte
Data
CRC
1
512
2
FIGURA 15.6. Formato della traccia nel disco ‘ST506’.
15.4
Bytes
Bytes
15.2 Caratteristiche fisiche
La testina, rispetto alla direzione radiale del piatto, potrebbe essere fissa o mobile. Nei
dischi a testina fissa e’ presente una testina di lettura-scrittura per ciascuna traccia: tali
testine sono montate su un braccio rigido che si estende attraverso tutte le tracce (questi
sistemi attualmente sono rari). Nei dischi a testina mobile ve ne è una sola montata su un
braccio, quest’ultimo può estendersi o ritrarsi in quanto la testina deve essere in grado di
raggiungere una qualsiasi traccia.
Il disco è montato su un telaio comprendente il braccio, l’albero che fa ruotare il disco e i
circuiti per l’ingresso e l’uscita dei dati. I dischi non removibili restano montati nel proprio
telaio mentre quelli removibili possono essere asportati e sostituiti con altri dischi; il
vantaggio consiste nel poter disporre di quantità illimitate di dati pur avendo quantità limitate
di memorie disco, inoltre tali dischi possono essere spostati da un calcolatore ad un altro
come avviene con i floppy disk. I dischi magnetici removibili tendono oggi ad essere sostituite
da memoria a stato solido dette ‘memorie flash’.
Se la patina magnetizzabile è applicata ad entrambe le facce dei piatti i dischi sono detti a
doppia faccia (double-sided) altrimenti a singola faccia (single-sided). Nei modelli con più
piatti (multiple platter) disposti verticalmente a distanza di pochi centimetri sono presenti più
bracci; questi dischi utilizzano una testina mobile di lettura/scrittura per ogni superficie dei
piatti, le testine sono fissate meccanicamente in modo tale da trovarsi alla stessa distanza dal
centro del disco e muoversi contemporaneamente. Così, in ogni istante, tutte le testine sono
posizionate sulle tracce che presentano uguale distanza dal centro del disco.
A seconda del meccanismo della testina i dischi vengono classificati in tre tipi. Un un primo
tipo di disco, la testina di lettura/scrittura viene posizionata a distanza fissa sopra il piatto
lasciando un’intercapedine d’aria. All’altro estremo si trova un tipo di disco (floppy disk) in cui
il meccanismo che viene a contatto fisico con il supporto durante le operazioni di lettura o
scrittura. Per il terzo tipo va detto che la testina deve generare o leggere un campo
elettromagnetico di intensità sufficiente alla scrittura e alla lettura. Più è stretta la testina e
più è vicina alla superficie del piatto, quindi tracce più ravvicinate e pertanto maggiore densità
dei dati. Tuttavia più la testina è vicina al disco e maggiore è il rischio d’errore per impurità o
imperfezione. Per un miglioramento della tecnologia venne sviluppato il disco Winchester (esso
si trova comunemente all’interno di personal computer e workstation); le sue testine sono
utilizzate negli assemblaggi di dischi ermeticamente sigillati, praticamente privi di
contaminanti. Esse operano più vicino alla superficie rispetto a quelle convenzionali
consentendo così una maggiore densità dei dati.La testina è in realtà una foglia aerodinamica
che si appoggia leggermente alla superficie del piatto quando il disco è fermo. La pressione
dell’aria generata da un disco in rotazione è sufficiente per allontanare la foglia dalla
superficie. Il sistema risultante, privo di contatto, può quindi utilizzare testine più strette
che operano più vicino alla superficie del piattello.
15.3 Caratterizzazione delle prestazioni del disco
Per accedere ai dati il sistema operativo deve pilotare i dischi attraverso un processo
composto da tre fasi.
Nella prima si posiziona la testina sopra la traccia più opportuna, operazione denominata seek
(letteralmente ricerca) ed il tempo necessario richiesto è denominato tempo di seek. I
produttori di dischi riportano nei loro manuali il tempo di seek minimo, massimo e medio. I
15.5
primi due sono facilmente misurabili, mentre la media si presta a diverse interpretazioni
poiché dipende dalla distanza di posizionamento. Le industrie si sono accordate nel calcolare il
tempo di seek medio come la somma di tutti i possibili tempi di seek divisa per il numero di
posizionamenti possibili. I tempi di seek medi che vengono dichiarati oscillano tra 8 ms e 20
ms, tuttavia a causa della località dei riferimenti al disco i valori medi reali possono anche
essere solo il 25-33% di quelli dichiarati; il fenomeno della località si manifesta sia a causa di
accessi consecutivi allo stesso file, sia perché il sistema operativo tenta di far eseguire
insieme tali accessi.
Una volta che la testina ha raggiunto la traccia corretta (seconda fase) è necessario
attendere che il settore desiderato si muova (ruotando) sotto la testina di lettura/scrittura;
questo tempo viene chiamato latenza di rotazione o ritardo di rotazione. La latenza media per
raggiungere l’informazione desiderata corrisponde a mezza rotazione del disco e poiché questi
ruotano ad una velocità compresa tra 3600 RPM e 7200 RPM la latenza di rotazione media
varia tra:
latenza di rotazione media = 0.5 rotazioni/3600 RPM = 8.3 ms
latenza di rotazione media = 0.5 rotazioni/7200 RPM = 4.2 ms
I dischi caratterizzati da diametri più piccoli sono più attraenti, poiché possono ruotare a
velocità maggiori senza un consumo eccessivo, riducendo così la latenza di rotazione.
L’ultima fase che caratterizza un accesso ad un disco e’ denominata tempo di trasferimento: è
il tempo necessario per trasferire un blocco di bit, che corrisponde solitamente ad un settore.
Il tempo di trasferimento è una funzione della dimensione del settore (oggi in realta’ molti
trasferimenti da disco hanno una lunghezza pari a più settori), della velocità di rotazione e
della densità di memorizzazione di una traccia. Il calcolo si complica di più se si considera che
la maggior parte dei dischi possiedono una cache integrata che memorizza i settori man mano
che questi vengono acquisiti.
Il controllo del disco ed il trasferimento dei dati tra il disco e la memoria vengono gestiti da
un controllore di disco. Esso è responsabile dell’aggiunta di un’ulteriore componente al tempo
di accesso al disco, nota come tempo del controllore, che corrisponde al ritardo che il
controllore impone all’esecuzione degli accessi di I/O.
Quindi il tempo medio per eseguire un’operazione di I/O è determinato da queste componenti
oltre ad eventuali tempi di attesa dovuti al fatto che altri processi stanno utilizzando il disco.
Esempio:
Calcolare il tempo medio per la scrittura o la lettura di un settore di 512 byte per un disco
che ruota a 5400 RPM ed in cui il tempo medio di seek e’ pari a 12 ms, il tempo di
trasferimento e’ 5 MB/s, il tempo aggiuntivo causato dal controllore risulta 2 ms.
Il tempo medio di accesso al disco è pari al tempo medio di seek + la latenza di rotazione
media + il tempo di trasferimento + il tempo del controllore.
Tempo medio accesso disco = 12 ms + 5.6 ms + (0.5 KB)/(5 MB/s) + 2 ms = 19.7 ms
Se il tempo medio di seek misurato fosse pari al 25% del tempo medio indicato il risultato
sarebbe:
Tempo medio accesso disco = 3 ms + 5.6 ms + (0.5 KB)/(5 MB/s) + 2 ms = 10.7 ms
15.6
Da notare è che quando si prende in considerazione il tempo medio di seek misurato, anziché
quello indicato dal costruttore, la latenza di rotazione può divenire la componente principale
del tempo di accesso.
Ciascuna traccia contiene lo stesso numero di bit, tuttavia quelle esterne sono più lunghe.
Queste, quindi, memorizzano le informazioni con una minore densità per centimetro rispetto
alle tracce più vicine al centro del disco. In alcuni tipi di hard disk, quali tipicamente quelli
basati sull’interfacctia SCSI (Small Computer Systems Interface) si usa invece una tecnica
detta densità di bit costante, basata sulla memorizzazione di un numero maggiore di settori
nelle tracce esterne rispetto a quelle interne. La velocità alla quale si muove l’unità di
lunghezza della singola traccia sotto la testina è pertanto variabile ed è maggiore per le
tracce esterne. Di conseguenza, se il numero di bit per unità di lunghezza è costante, la
frequenza alla quale i bit devono essere letti/scritti è variabile, quindi, la parte elettronica
del dispositivo deve tener conto di questo fattore.
15.4 Standard di comunicazione
Le tecnologie utilizzate per gli hard disk sono oramai molto sofisticate, dovute direttamente
dalla maggiore richiesta di elevate prestazioni e capacità. L’evoluzione costante di processori
e memorie incrementa la quantità di dati da elaborare e gli hard disk sono costretti a ospitare
e spostare moli sempre maggiori di Mbyte. Le innovazioni tecniche riguardanti vari
componenti, come dischi e testine, condizionano la capacità degli hard disk oltre che le loro
prestazioni.
I vari sistemi d’interfacciamento sono importanti per evitare l’insorgere di limitazioni dal
punto di vista delle prestazioni. Attualmente (anno 2005) il sistema di interfacciamento più
diffuso utilizza il bus parallelo dello standard ATA (AT Attachment). Ad esempio, nello
standard ATA/100 e’ possibile ottenere una velocita’ di trasferimento dal controller all’hard
disk pari a 100. Una tale velocità è ragguardevole in quanto non ci sono, per ora, applicazioni
che richiedono tutta questa larghezza di banda.
Il trend degli hard disk per Personal Computer è orientato verso un nuovo standard
denominato S-ATA (Serial ATA), il quale usa un bus di comunicazione seriale anziché parallelo.
Il 29/08/2001 sono state rilasciate le specifiche della versione 1.0 dello standard Serial
ATA. Questa evoluzione fornisce prestazioni più elevate permettendo di superare alcune
limitazioni dovute ai precedenti protocolli di comunicazione, quali l’elevato numero di pin da
utilizzare per i collegamenti, la complessità (e quindi i costi) dei cavi usati e le tensioni in
gioco relativamente elevate. La prima evidente differenza è nei cavi, i quali utilizzano una
connessione punto-punto con lunghezza massima di un metro; inoltre, il Serial ATA, concepito
per collegare unità interne, usa due coppie di fili contro i 40/80 necessari con lo standard
ATA parallelo.
I sistemi operativi attuali sono compatibili poiché questo bus è trasparente rispetto alle
applicazioni; sarà, quindi, solamente necessario istallare i corrispondenti driver per il
controller così come accade per qualunque altro dispositivo. Un altro aspetto interessante è
che per il suo funzionamento necessita di una tensione di 500 millivolt picco-picco, inferiore a
quella di 5 V richiesta dagli standard ATA paralleli. Le conseguenze si ripercuotono sui
produttori di chipset; infatti, essendo il controller per gli hard disk ormai integrato nel
chipset principale del calcolatore, il non esser costretti a utilizzare una tensione di 5 V
15.7
permette di costruire chip con minori dimensioni e pertanto con un risparmio in termini di
costi di produzione. Questa riduzione di tensione torna anche utile per il mondo dei portatili
con conseguente prolungamento dell’autonomia delle batterie.
Per quanto riguarda la topologia di collegamento usata da Serial Ata ci si trova di fronte a una
configurazione a stella. Ossia da un connettore del controller parte un cavetto che va
direttamente all’hard disk, per collegare un secondo hard disk serve un secondo connettore e
un altro cavetto analogo al primo. Tra le conseguenze di questo tipo di collegamento c’è la
possibilità di evitare collisioni di segnali sullo stesso cavo, con diversi vantaggi per le
prestazioni.
A livello software non ci sono sconvolgimenti dato che il comportamento dei registri di
controllo e dei comandi, i trasferimenti dati, i reset e gli interrupt sono tutti emulati
dall’unità.
15.5 Direzioni future
I dischi magnetici hanno capacità che crescono rapidamente anche se il tempo di accesso
migliora molto più lentamente. Una delle spiegazioni sta nel fatto che i dischi magnetici hanno
un’evoluzione più veloce nella fascia bassa piuttosto che in quella alta del mercato, ed è la
fascia bassa a registrare una spinta maggiore verso un limitato costo per megabyte. Questo
mercato ha dato il suo contributo alla riduzione nella dimensione dei dischi dai piatti da 14
pollici (35 cm) usati per i dischi dei mainframe ai dischi di 1.3 pollici (3.5 cm) sviluppati per i
calcolatori portatili e palmari. Questa elevatissima richiesta di dischi piccoli ha portato ad
un’accelerazione per il miglioramento della densità dei dischi.
Oltre al miglioramento della densità sono cresciute anche le velocità di trasferimento, man
mano che i dischi aumentavano la propria velocità di rotazione e miglioravano le interfacce.
Inoltre, ogni disco ad alte prestazioni prodotto oggi contiene un buffer di traccia o di settore
che implementa un meccanismo di cache che memorizza i settori quando la testina passa sopra
di essi.
Un’importante novità per ciò che concerne l’organizzazione dei dischi è costituita dai sistemi
RAID (Redundant Array of Inexpensive Disks o letteralmente schiere di dischi piccoli ed
economici). La motivazione che spinge a ciò è che, poiché il prezzo per megabyte è
indipendente dalla dimensione del disco, il throughput potenziale può essere migliorato
utilizzando più unità disco e quindi più testine: la distribuzione dei dati su più dischi fa sì che
gli accessi avvengano su più dischi; mentre l’uso delle schiere migliora il throughput , la latenza
non viene però necessariamente ridotta. L’aggiunta dei dischi ridondanti offre la possibilità di
scoprire un disco guasto e recuperare automaticamente l’informazione perduta. Le schiere
possono quindi migliorare l’affidabilità e le prestazioni dei sistemi di elaborazione. Ad esempio
IBM offre sia la soluzione basata su RAID sia un sottosistema di dischi che utilizza i dischi
più grandi prodotti dall’azienda.
Nonostante questo continuo sviluppo va sottolineato come il disco rimanga il vero collo di
bottiglia dei moderni Personal Computer: con tempi di accesso ai dati dell’ordine di una decina
di millisecondi, un moderno processore può sprecare qualche milione di cicli utili in attesa del
dato giusto da elaborare. Le piattaforme multiprocessore di prossima introduzione non
faranno che esasperare questo problema, necessitando di maggiori quantità di dati da
elaborare.
Le nuove generazioni di dischi rigidi hanno,tuttavia, tutte le carte in regola per stare al passo
con le future piattaforme. Infatti basti osservare le nuove tecnologie dei protocolli di
15.8
comunicazione. Ad esempio, la tecnologia NCQ (Native Command Queueing) è la caratteristica
più avanzata del futuro standard Serial Ata II. NCQ è un protocollo che permette
all’hardware di controllo del disco di mantenere in sospeso più comandi allo stesso tempo. I
dischi che lo supportano dispongono di un buffer dove i comandi pervenuti possono essere
accodati, riordinati e infine essere eseguiti in modo dinamico per ottimizzare i tempi di
accesso e scrittura dei dati sulla superficie magnetica. Il protocollo Serial Ata II si basa su
tre nuove funzioni integrate atte a migliorare le prestazioni dei dischi: Race Free Status
Return Mechanism, Interrupt Aggregation e First Party Dma.
La prima funzione consiste nella possibilità di comunicare la risposta, o status, ad un qualunque
comando dell’host in ogni momento senza che questo resti in attesa per riceverlo; in questo
modo il drive può soddisfare comandi multipli e restituirne lo stato consecutivamente o
perfino nello stesso momento.
La seconda funzione, aggregazione degli interrupt, consente di superare il problema che
riguarda il drive per ciò che concerne la produzione di un segnale d’interruzione per l’host ogni
volta che completa un comando: se un drive con NCQ completa più comandi in un tempo molto
breve, i singoli segnali di interrupt vengono aggregati per produrne uno solo affinché l’host sia
interrotto una volta sola per più comandi.
Infine la funzione First Party Dma consiste in un sofisticato sistema che permette al drive di
eseguire un’operazione di accesso diretto alla memoria centrale per trasferirvi dati senza
l’intervento del software dell’host ed è alla base della possibilità di riordinare la sequenza di
esecuzione dei comandi. Infatti, il drive può scegliere di propria iniziativa il buffer da
trasferire e preparare il comando appropriato per il sistema DMA, il controller dell’host si
limita quindi a copiare nel controller DMA la direttiva che arriva dal drive in modo che venga
avviato il trasferimento hardware dei dati.
E’ evidente che, con il sistema NCQ, l’host può trasmettere comandi mentre il disco sta
ancora eseguendo quelli precedenti, offrendo così un miglior supporto al software multithread
per Windows o Linux. In pratica la coda delle richieste di accesso al disco viene riordinata e
eseguita tenendo conto della posizione delle testine sui dischi, in modo da ridurre al minimo il
numero di rotazioni dei dischi e di spostamenti delle testine, il che comporta migliori
prestazioni e minore usura meccanica. La logica NCQ del drive può decidere di eseguire subito
una richiesta appena arrivata, facendole saltare una lunga coda di attesa, se determina che la
testina sia già nella giusta posizione, magari integrando la richiesta a quelle che riguardano lo
stesso settore su disco. Le prove di laboratorio hanno evidenziato come, anche in mancanza di
software appositamente ottimizzato, l’incremento di prestazioni è di almeno il 15%.
Per ciò che concerne i futuri supporti ottici sono da menzionare due formati, che sono il
Blu-Ray e HD-DVD (entrambi basati su laser blu, cioe’ a lunghezza d’onda piu’ bassa rispetto ai
laser attualmente utilizzati nelle memorie ottiche) che sono in concorrenza per succedere agli
attuali formati per DVD. I supporti Blu-Ray possono contenere fino a 50 GByte di dati,
mentre gli HD-DVD possono registrare fino a 32 GByte di dati. Il supporto fisico ha lo stesso
spessore di un normale DVD (1.2 millimetri) e i masterizzatori di DVD esistenti si potrebbero
modificare con poca spesa. Blu Ray e HD-DVD sono, quindi, una soluzione interessante per il
backup dei dati. E’ interessante notare come anche nella variante Double Layer (7.9 GByte) il
DVD non riesca ad eguagliare la capacità di archiviazione offerta da Blu Ray e HD-DVD.
15.6 RIFERIMENTI BIBLIOGRAFICI
[1] D.A. Patterson, J.L. Hennessy, “Computer Organization and Design”, Morgan Kuafmann 2004.
15.9