Bill opens up a computer hard drive to show how it is engineered. He describes how the "head" reads the magnetic information on the disk; reveals how a voice coil motor and a slider controls the position of that head. He also discusses how smooth a disk must be, and briefly mentions a mathematical technique that allows engineers to pack more information on a drive. This video will be part of a companion volume. You can get preliminary details at http://www.engineerguy.com/book. TRADUZIONE ITALIANA. Un computer è uno strumento potente, ma deve essere in grado di conservare i dati in modo affidabile, altrimenti diventa uno strumento piuttosto inutile, non è vero? Guardate qua: è meraviglioso! E’ un normale hard disk, ma sono i dettagli, naturalmente, ad essere straordinari. Ora, sono certo che voi conosciate l’essenza di un disco fisso: memorizzare i nostri dati in forma binaria, cioè con una sequenza di uno e di zero. Ora, questo braccio sostiene una testina, un elettromagnete che esplora la superficie del disco, scrive i nostri dati cambiando la magnetizzazione di sezioni specifiche del disco, oppure legge semplicemente i dati misurando la polarizzazione magnetica. In linea di principio, uno strumento semplice, in pratica, un prodotto ricco di ingegneria complessa. Il punto essenziale risiede nella certezza che la testina sia sempre in grado di leggere e scrivere con la massima precisione, senza incappare in alcun errore. Il primo problema è farla muovere in modo assolutamente controllato. Per posizionare il braccio, gli ingegneri usano un attuatore a bobina ( voice coil, chiamato così perché normalmente utilizzato negli altoparlanti ). La base del braccio è posta tra due potenti magneti, così potenti da rendere una vera impresa separarli. Ecco. Il braccio si muove grazie alla forza di Lorentz. Se passa della corrente attraverso un filo, se il filo è immerso in un campo magnetico, quel filo subirà una forza; invertite la corrente ed anche la forza verrà invertita. Se la corrente fluisce in una direzione lungo la bobina, la forza generata dai magneti permanenti muove il braccio in questo modo; se invertite la corrente, il braccio tornerà indietro. La forza esercitata sul braccio è direttamente proporzionale alla corrente che attraversa la bobina, e questo permette di regolare con estrema precisione la posizione del braccio. A differenza di un sistema meccanico, qui l’usura è minima e il sistema non è sensibile alla temperatura. Alla fine del braccio, troviamo il componente più critico: la testina. Detto con semplicità, è un pezzo di materiale ferromagnetico, avvolto da un filo. Come la testina passa sopra alle sezioni magnetizzate del piatto, misura i cambiamenti nella direzione dei poli magnetici. Ripensate alla legge di Faraday: una variazione nella magnetizzazione produce un voltaggio in una bobina posta nelle vicinanze. Così, quando una testina attraversa una sezione in cui è presente una variazione di polarità, la testina registra un picco di voltaggio. I picchi, siano essi negativi o positivi, rappresentano un “uno”, mentre l’assenza di picchi di voltaggio rappresenta uno “zero”. La testina si trova straordinariamente vicina alla superficie del disco: 100 nanometri ( 1 nano = un miliardesimo di metro ) nei vecchi dischi fissi, sotto i 10 nanometri nei nuovi. Più la testina è vicina al disco, meno estesa è l’area coperta dal suo campo magnetico, permettendo così di creare, sulla superficie del disco, più settori in cui memorizzare i dati. Per mantenere questa distanza critica, gli ingegneri utilizzano un metodo ingenioso: fanno fluttuare la testina sopra al disco. Guardate: quando il disco gira, crea uno strato di aria che viene trascinata alle spalle della testina, alla velocità di 80 miglia l’ora, ai lati esterni. La testina viaggia su uno scivolo aerodinamicamente progettato per fluttuare sopra il piatto. La genialità di questa tecnologia aerea è la sua capacità di autocorreggersi: se un qualsiasi fattore spinge troppo in alto questo scivolo, lo scivolo si riposiziona la dove dovrebbe essere. Ora, la vicinanza della testina alla superficie del disco comporta che qualsiasi particella vagante potrebbe danneggiare il disco stesso, con la conseguente perdita di dati. Così, gli ingegneri mettono questo filtro lungo il flusso dell’aria, filtro che rimuove le piccole particelle strappate dal disco. Per mantenere la testina fluttuante ad un’altezza adeguata, il piatto viene prodotto con una superficie incredibilmente liscia, talmente liscia da avere una irregolarità superficiale di circa un nanometro. Per darvi un’idea più precisa di quanto sia liscio il piatto, immaginate di allargare questa sezione fino a portarla alle dimensioni di un campo di calcio, americano o internazionale: la media delle asperità della superficie sarebbe circa la trecentesima parte di un pollice ( 2,54 cm ). L’elemento chiave del piatto è lo strato magnetico, fatto di cobalto, miscelato forse con platino e nichel. Questa miscela di metalli ha un’elevata coercitività, che significa che conserva la magnetizzazione, e quindi i dati, fino a quando non viene esposta ad un altro potente campo magnetico. Un’ultima cosa che io trovo enormemente intelligente: usare un po’ di matematica per comprimere fino al 40% in più di informazioni sul disco. Considerate questa sequenza di poli magnetici sulla superficie del disco: 0-1-0-1-1-1. Una scansione effettuata dalla testina identificherebbe questi picchi di voltaggio, positivi o negativi che siano, come degli “uno”. Non dovrebbe essere difficile, per noi, distinguere questa sequenza con questa sequenza simile. Se le mettiamo a confronto, vediamo che differiscono chiaramente l’una dall’altra. Gli ingegneri, tuttavia, lavorano sempre con lo scopo di contenere sempre più dati su un disco fisso. Un modo per ottenere ciò, è restringere i domini magnetici. Guardate cosa accade ai picchi di voltaggio quando effettuiamo questa operazione. Per ciascuna sequenza, i picchi di “uno”, ora, si sovrappongono, dando vita ad un segnale confuso. In effetti, ora, le due sequenze sembrano molto simili. Grazie ad una tecnica, chiamata Partial Response Maximum Likliehood, gli ingegneri hanno sviluppato codici molto sofisticati che prendono un segnale confuso come questo, generano le possibili sequenze che possono averlo prodotto, per poi scegliere la sequenza più probabile. Come con tutte le tecnologie di successo, questi dischi, nella vita di tutti i giorni, passano inosservati, almeno fino a quando qualcosa non vada storto! I'm Bill Hammack, the engineer guy.