MEMORIA SECONDARIA
La memoria centrale non è mai troppo grande, si vorrebbero memorizzare sempre più
informazioni rispetto alle reali capacità. La soluzione che viene adottata per memorizzare una
grande mole di dati consiste nell’organizzare gerarchicamente la memoria: nella parte alta della
gerarchia troviamo i registri della CPU, più sotto vi è la memoria cache, la cui dimensione può
variare da 32 KB fino al alcuni MB; al di sotto, c’è la memoria centrale, compresa tra 1 (per i
sistemi più economici) e centinaia di GB (per quelli professionali). Ancora più sotto, poi, troviamo i
dischi magnetici, la vera forza lavoro della memorizzazione permanente. Infine, ci sono i nastri
magnetici e i dischi ottici utilizzati per l’archiviazione. Muovendosi verso il basso della gerarchia si
modificano tre parametri chiave: aumenta il tempo di accesso, aumenta la capacità di
memorizzazione e diminuiscono i costi unitari. Siccome abbiamo gia’ visto i registri, la cache e la
memoria principale, nel prossimo paragrafo vedremo come funzionano i dischi magnetici.
Un disco magnetico consiste in uno o più piatti di alluminio rivestiti di materiale magnetico.
Originariamente, il diametro dei piatti poteva raggiungere i 50 cm, mentre oggi variano
generalmente tra i 3 e i 9 cm, mentre i dischi per i calcolatori portatili diventano sempre più piccoli
e gia’ oggi le loro dimensioni sono inferiori ai 3 cm. La testina del disco, contenente un solenoide,
sfiora la superficie rimanendo sospesa su un cuscinetto d’aria. Poi, una corrente che passa
attraverso la testina magnetizza la superficie che si trova al di sotto, orientando le particelle
magnetiche in direzione opposta a seconda del verso della corrente. Quando la testina passa sopra
ad un’area magnetizzata, viene indotta nella testina una corrente positiva o negativa rendendo
così possibile la lettura dei bit memorizzati. In questo modo, mentre il piatto ruota sotto la testina,
è possibile scrivere e leggere un flusso di bit. La sequenza circolare di bit scritti mentre il disco
compie una rotazione completa è detta traccia. Le tracce sono divise in un certo numero di settori
di lunghezza fissa, contenenti in genere 512 byte di dati e preceduti da un preambolo che
permette alla testina di sincronizzarsi prima della lettura o della scrittura. Dopo i dati segue un
codice per la correzione di errore (ECC, Error Correction Code), un codice di Hamming oppure un
codice capace di correggere errori multipli, chiamato codice Reed-Solomon. Inoltre, tra due settori
consecutivi vi è una piccola area chiamata spazio tra settori. Tutti i dischi hanno bracci mobili in
grado di spostarsi radialmente per posizionarsi su diverse distanze rispetto al centro di rotazione
del piatto. Siccome è possibile scrivere una traccia diversa in corrispondenza di ogni diversa
distanza radiale, le tracce sono una serie di cerchi concentrici attorno all’asse di rotazione del
disco. La larghezza di una traccia, quindi, dipende da quanto è larga la testina e da quanto
accuratamente può essere posizionata. I dischi a densità ultraelevate utilizzano una tecnologia di
registrazione in cui la dimensione lunga dei bit non è disposta lungo la circonferenza dei dischi, ma
verticalmente all’interno del materiale ferromagnetico. Questa tecnica si chiama registrazione
perpendicolare e può portare la densità dei dati fino a 100 gigabit/cm. La maggior parte dei dischi
consiste di più piatti impilati verticalmente, in cui ciascuna superficie ha il proprio braccio con la
propria testina. L’insieme di tracce alla stessa distanza dal centro è chiamato cilindro. Per leggere
o scrivere un settore, il braccio deve inizialmente effettuare la seek, cioè la ricerca, ovvero lo
spostamento radiale sulla posizione corretta. Il tempo medio di ricerca è tra i 5 e i 10 ms, mentre
gli spostamenti tra due tracce consecutive sono attualmente al di sotto del millisecondo. Una volta
che la testina si è posizionata radialmente c’è un ritardo, chiamato latenza rotazionale, nell’attesa
che il settore desiderato ruoti sotto la testina. Ad ogni disco è associato un processore dedicato,
