Tutti noi siamo abituati, per merito (o colpa?) della tecnologia moderna, a salvare moltissime informazioni sotto forma di memoria digitale. Fotografie, video, musica, testi, etc… Non ci facciamo caso ma ognuno di noi genera una quantità di dati spaventosamente grande e ci aspettiamo che tutto questo venga salvato e sia subito disponibile quando ne abbiamo bisogno: prendere lo smartphone, registrare un video di qualche GB e salvarlo per rivederlo dopo qualche giorno è ormai una cosa comune e di sicuro, quando lo facciamo, non prestiamo particolare attenzione alla dimensione del file creato. I telefoni attuali hanno una memoria così estesa che ben poche persone si pongono il problema del suo possibile esaurimento. Beh, quelli che hanno qualche anno in più il problema se lo pongono (inconsciamente) lo stesso e ora proverò a spiegarvi il perché.

Oggi parleremo della cosiddetta memoria secondaria, cioè quella su cui vengono immagazzinati i dati a lungo termine, permettendone la lettura anche dopo aver spento il dispositivo che li ha creati. Come saprete, l’unità di base dell’informazione digitale è il bit, un’entità che può assumere solo due valori, 0 e 1: qualsiasi informazione, semplice o complessa che sia, è semplicemente una sequenza più o meno lunga di 0 e 1. Se vogliamo salvare dei dati ci serve quindi un contenitore in grado di immagazzinare questa sequenza: la memoria secondaria. L’idea di base è molto semplice: creo una sequenza di celle ognuna delle quali può contenere un bit. Quando decido di salvare qualcosa in memoria scelgo una cella di partenza e copio il valore di ogni bit nella cella corrispondente. Ma come è fatta davvero la memoria secondaria?

SCHEDE PERFORATE

Siamo nella seconda metà degli anni ’20, l’era dei primissimi computer. L’unico modo disponibile all’epoca per immagazzinare le informazioni era forare delle piccole schede di cartone: lo standard IBM era una scheda con 80 colonne, ognuna delle quali possedeva 12 posizioni perforabili, per un totale di 80 caratteri. Un foro in corrispondenza di una posizione poneva a 1 il bit corrispondente e con un rapido calcolo si ha che la capacità di una scheda era di 120 byte. Sulle schede venivano scritti sia i programmi che poi venivano letti dalla macchina ed eseguiti, sia i risultati: l’elaboratore forava le schede in modo automatico. Nonostante sia una tecnologia incredibilmente antiquata, l’utilizzo delle schede perforate è durato fino alla fine degli anni ‘70.

Scheda perforata che evidenzia in alto la codifica dei caratteri – Credits: AIFM

NASTRO MAGNETICO

Bisogna aspettare gli anni ‘50 per trovare una nuova, e migliore, tecnologia: il nastro magnetico. Un lungo nastro, in acetato prima e in PET poi, ricoperto da uno strato di ossido di ferro: una testina di scrittura genera un campo magnetico con cui è possibile magnetizzare alcune porzioni ben definite dello strato metallico in domini di Weiss. A ogni dominio è assegnato un valore, 0 oppure 1, in funzione della direzione della sua magnetizzazione: ogni nastro è quindi composto da più tracce parallele, ognuna formata da una lunga sequenza di domini. Per leggere il nastro era sufficiente passare di nuovo sotto la testina e invertire la codifica. In questo caso la quasi totale caduta in disuso di questa tecnologia è dovuta alla lentezza della lettura sequenziale: immagino che tutti voi abbiate guardato una videocassetta e sapete bene che per vedere una scena a metà di un film era necessario dover attendere che la bobina venisse svolta fino a quel punto, con un’attesa di alcuni minuti (o secondi, per chi aveva la modalità turbo nel videoregistratore). Nonostante non siano più molto utilizzati, i nastri magnetici vengono ancora prodotti perché permettono di salvare in poco spazio una quantità enorme di dati: Sony ha prodotto un cassetta a nastro magnetico da 185TB.

Nastro magnetico in lettura/scrittura grazie alla testina (il blocchetto grigio attraversato dal nastro sulla sinistra) – Credits: Computer History

HARD DISK

È il 1956 quando IBM crea il primo prototipo di disco rigido: un disco metallico ricoperto di materiale ferromagnetico che funziona in modo molto simile al nastro magnetico, ossia ogni cella di memoria è composta da un dominio di Weiss. Normalmente, anche se il nome al singolare potrebbe trarre in inganno, un hard disk è composto da svariati dischi sovrapposti, ognuno dei quali ha due testine, una per lato, in grado di leggere/scrivere le informazioni su di esso. Il primo prototipo, delle dimensioni di un grosso frigorifero, era composto da 50 dischi per un totale di 5MB di memoria. Vent’anni fa la situazione era molto diversa: gli hard disk erano grandi quanto la confezione di un moderno smartphone e avevano una capacità di poche decine di GB. In questi anni la dimensione è rimasta pressoché identica ma le capacità sono letteralmente esplose dato che si parla di svariati TB.

Hard disk aperto con testina in posizione di lettura/scrittura – Credits: CMIT Solutions

FLOPPY DISK

Il nome (disco molle), scelto in contrapposizione all’hard disk, suggerisce già di cosa si tratta: un disco flessibile di PET ricoperto di materiale ferromagnetico, una perfetta via di mezzo tra il nastro magnetico e il disco rigido. Nato nella seconda metà degli anni ’60, aveva dimensioni ragguardevoli: un quadrato di 8 pollici (∼20cm) di lato che nel giro di qualche anno venne ridotto a 5,25 pollici (∼13cm). Ma il vero re dei floppy, quello noto a tutti e utilizzato fino a pochi anni fa (alle medie ci salvavo i temi in francese da consegnare alla prof.), è il floppy da 3,5 pollici (∼9cm) con una capacità di 1,44MB. Celebri i floppy numerati in serie che contenevano i sistemi operativi Windows (5 floppy per Windows 3.0 e ben 21 per Windows 95).

Doom 2, celebre gioco che stava senza problemi su 5 floppy da 3,5 pollici – Credits: ars TECHNICA

CD-ROM

Dobbiamo aspettare i primi anni ’80 per vedere nei negozi i primi compact disk, cioè dischi di 12cm di diametro in policarbonato con uno strato di metallo riflettente. A differenza delle tecniche utilizzate fino ad’ora, i cd sfruttano l’ottica e non il magnetismo: i dati sono “incisi” a spirale a partire dal centro direttamente sul policarbonato, non sullo strato metallico, e vengono letti grazie ad un laser. È stato ed è tuttora molto utilizzato per le ridotte dimensioni e per la sua capacità relativamente elevata, 700MB.

Dispersione ottica a causa del policarbonato – Credits: Flickr

FLASH

Finalmente, alla fine degli anni ’80, viene sviluppata la tecnologia flash e qui la memoria è di tipo elettronico: ogni cella di memoria è costituita da un transistor floating gate MOSFET che assume valore 1 se carico, 0 se scarico. Questa tecnologia continua ad avere un enorme successo per due motivi: ha tempi di accesso incredibilmente brevi, rendendo lettura e scrittura velocissime, e permette di salvare moltissimi dati all’interno di supporti piccolissimi. Le chiavette USB funzionano proprio grazie alla memoria flash così come le schede SD, le memorie interne degli smartphone e i moderni SSD. Ora è facile trovare minuscole schede, le microSD, con capacità di centinaia di GB, ma dieci anni fa le più diffuse erano quelle da 64MB

Memoria flash (a sinistra) saldata sul PCB – Credits: Wikipedia

Ora capite perché alcuni di noi ogni tanto controllano la dimensione dei file e quanto spazio libero gli resta nell’hard disk: fino a pochi anni fa era fin troppo semplice riempire un supporto di memoria e saper decidere cosa tenere e cosa buttare era di fondamentale importanza.