16-12-2001

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Cosa si intende per "formattazione" di un disco magnetico e qual'è la differenza fra formattazione fisica e logica?

(risponde Luca Fini)


Per comprendere il significato del termine occorre innanzitutto premettere qualche dettaglio su come è fatto un disco magnetico e come avviene la registrazione delle informazioni.

Nella figura viene mostrato l'interno di un comune disco magnetico con i suoi elementi principali che sono: la superficie magnetizzabile (platter) e la testina di lettura (slider) supportata da un braccio mobile (suspension) azionato da un magnete (actuator) che consente, durante la rotazione del disco, di esplorare tutta la superficie magnetica.

Nota: nella figura si vede un solo disco ed una sola testina. In realtà i dischi magnetici sono costituiti spesso da più dischi sovrapposti e da numerose testine.

I dati vengono memorizzati magnetizzando in modo diverso punti diversi della superficie e vengono riletti "misurando" lo stato di magnetizzazione dei punti della superficie.

Naturalmente occorre un meccanismo che consenta alla testina di individuare la posizione precisa del punto in cui è stato memorizzato ogni singolo bit in modo da poterlo successivamente rileggere. La precisione richiesta rende impossibile risalire al punto di magnetizzazione dalla conoscenza anche se molto precisa della posizione del braccio e dell'angolo di rotazione del disco, per questo motivo il posizionamento della testina viene ricavato da stati di magnetizzazione aggiuntivi sulla superficie magnetica del disco. In altre parole la superficie del disco viene magnetizzata non solo per rappresentare le informazioni che si vogliono registrare, ma anche per consentire di individuare con precisione la posizione della testina.

Ad esempio nei dischi delle prime generazioni venivano creati, mediante magnetizzazione, anelli concentrici, detti traccie, e ciascuna traccia veniva suddivisa in settori come è mostrato nella figura sotto dove le parti rosse e azzurre indicano aree a diversa magnetizzazione.

Utilizzando i segnali derivanti dalla magnetizzazione, ed una indicazione di tipo meccanico, anche relativamente approssimativa, di un punto particolare della rotazione del disco per individuare lo "zero", è possibile risalire alla posizione esatta di ogni zona del disco "contando" settori e traccie via via che passano sotto la testina. In questo modo è possibile raggiungere precisioni di posizionamento maggiori (e quindi maggiori capacità del disco) in quanto si compensano, ad esempio, le dilatazioni termiche della superficie perchè le aree magnetizzate si dilatano insieme al supporto.

Quanto mostrato sopra è solo una rappresentazione schematica per descrivere il principio, in quanto i dischi attuali hanno suddivisioni più complesse per eliminare il problema della diversa lunghezza dei settori fra traccie a raggio diverso e per contenere anche altri tipi di informazione, quali ad esempio la tabella dei settori difettosi in cui sono elencati tutti i settori che danno errori durante la rilettura.

In definitiva le informazioni sul disco magnetico vengono lette e scritte identificando in quale settore di quale traccia si trova il blocco che si vuole leggere o scrivere.

Formattazione a "basso livello"

Per formattazione "a basso livello" o "fisica" (talvolta indicata con la sigla LLF) si intende la creazione sulla superficie magnetica del disco delle aree magnetizzate che individuano traccie e settori (e le altre informazioni necessarie).

A seconda del tipo di disco si ottiene in modi differenti. Per i floppy disk è lo stesso "drive" che consente di effettuare la formattazione a basso livello che viene svolta nella prima parte dell'esecuzione del comando format del DOS o della corrispondente utilità in modalità grafica di Windows (che di solito viene indicata come "inizializzazione"). Per gli hard disk odierni viene solitamente realizzata in fabbrica e non necessita di modifiche durante la vita del disco; in qualche caso può essere ripetuta se necessario utilizzando specifici programmi forniti dal produttore del disco.

Formattazione ad "alto livello"

Come tutti sappiamo un disco magnetico non viene utilizzato indicando esplicitamente traccie e settori in cui leggere o scrivere le informazioni ma è strutturato in aree logiche: partizioni, directory e file.

Per ragioni essenzialmente "storiche" (ovvero per poter gestire dischi di dimensioni maggiori di quelle previste dai sistemi operativi) i dischi di grande capacità possono essere suddivisi in "partizioni", ovvero in aree logiche che successivamente saranno identificate dal sistema operativo come se fossero dischi differenti, anche se sono contenute in un unico dispositivo fisco.

Ciascuna partizione contiene poi la vera e propria struttura per la gestione dei file che è detta comunemente "file system" ed è una caratteristica tipica di ciascun sistema operativo.

Nota: In queste stesse pagine è stata già presentata una comparazione fra due tipici file system

La formattazione ad alto livello, detta anche "logica", è l'operazione che consente di scrivere sul disco tutte le informazioni necessarie alla gestione delle partizioni e dei file system. Viene realizzata nel caso di floppy disk dalla seconda parte del comando format del DOS o della corrispondente utilità in modalità grafica di Windows. Per quanto riguarda gli hard disk solitamente sono disponibili due comandi separati, uno per la creazione di partizioni, l'altro per la creazione del file system. I nomi dei comandi variano ovviamente sui vari systemi operativi, anche se solitamente si usa il nome fdisk per il programma di creazione delle partizioni (anche format in alcuni sistemi Unix), mentre il nome format viene usato nei sistemi operativi Microsoft per l'operazione di creazione del file system e corrisponde all'utility mkfs nei sistemi operativi di tipo Unix.