1. Le Disque Dur
  2. Cd et Dvd
  3. Memoire Flash

Le Disque Dur

Groupe 6 1TiE2 Année 2014/2015

Le disque dur (Hard Disk ou HD en anglais) est un support magnétique de stockage de donnée numériques. Il est l'organe de l'ordinateur servant à conserver les données de manière permanente, contrairement à la mémoire vive, qui s'efface à chaque redémarrage de l'ordinateur, c'est la raison pour laquelle on parle parfois de mémoire de masse pour désigner les disques durs. Le disque dur est relié à la carte-mère par l'intermédiaire d'un contrôleur de disque dur faisant l'interface entre le processeur et le disque dur. Le contrôleur de disque dur gère les disques qui lui sont reliés, interprête les commandes envoyées par le processeur et les achemine au disque concerné.

Structure et Principe de Fonctionnement :

Un disque dur est constitué non pas d'un seul disque, mais de plusieurs disques qui sont composés d’un substrat, autrefois en aluminium (avant en zinc), de plus en plus souvent en verre, traité par diverses couches dont une ferromagnétique recouverte d’une couche de protection empilés à une très faible distance les uns des autres et appelés plateaux. L’état de surface doit être le meilleur possible. Les substrats des plateaux seront, à terme, remplacés par les disques Solid-state drive dont je parlerai plus tard. Les plateaux sont solidaires d’un axe sur roulements à billes ou à huile qui est maintenu en mouvement par un moteur électrique. La vitesse de rotation est actuellement (2013) comprise entre 3 600 et 15 000 tours par minute. La vitesse de rotation est constante sur tous les modèles

Note : a cause des préoccupations environnementales, les constructeurs ont produit des disques visant l’économie d’énergie, souvent dénommés « Green » ; ceux-ci sont annoncés comme ayant une vitesse de rotation variable, laissant donc supposer qu'au repos ils tourneraient plus lentement en réduisant leur consommation électrique, et augmenteraient cette vitesse en cas de sollicitations. Il a cependant été confirmé (notamment par des tests)

Les disques tournent très rapidement autour d'un axe (à plusieurs milliers de tours par minute actuellement) dans le sens inverse des aiguilles d'une montre. Il existe sur les disques durs des millions de données binaires, stockées très proches les unes des autres sur une fine couche magnétique de quelques microns d'épaisseur, elle-même recouverte d'un film protecteur. La lecture et l'écriture se fait grâce à des têtes de lecture (en anglais heads) situées de part et d'autre de chacun des plateaux fixées au bout d’un bras, elles sont solidaires d’un second axe qui permet de les faire pivoter en arc de cercle sur la surface des plateaux.. Ces têtes sont des électro-aimants qui se baissent et se soulèvent pour pouvoir lire l'information ou l'écrire. Cependant, les têtes sont liées entre elles et une tête seulement peut lire ou écrire à un moment donné. Suivant le courant électrique qui la traverse, cette tête modifie le champ magnétique local pour écrire soit un 1, soit un 0, à la surface du disque. Pour lire, le même matériel est utilisé, mais dans l’autre sens : le mouvement du champ magnétique local engendre aux bornes de la tête un potentiel électrique qui dépend de la valeur précédemment écrite, on peut ainsi lire un 1 ou un 0. La géométrie des têtes de lecture leur permet de voler au-dessus de la surface du plateau sans le toucher : elles reposent sur un coussin d’air créé par la rotation des plateaux. Si une ou plusieurs têtes entrent en contact avec la surface des plateaux, cela s’appelle un atterrissage et provoque le plus souvent la destruction des informations situées à cet endroit. Une imperfection sur la surface telle qu’une poussière aura le même effet. La mécanique des disques durs est donc assemblée en salle blanche et toutes les précautions (joints, etc.) sont prises pour qu’aucune impureté ne puisse pénétrer à l’intérieur du boîtier (appelé « HDA » pour Head Disk Assembly en anglais).

Note : Vous pouvez donc voir sur un disque des opercules permettant l'étanchéité, et la mention "Warranty void if removed" qui signifie littéralement "la garantie expire si retiré" car seuls les constructeurs de disques durs peuvent les ouvrir (dans des salles blanches, exemptes de particules).

Etapes :

Etape 1 Les têtes commencent à inscrire des données à la périphérie du disque (piste 0), puis avancent vers le centre. Les données sont organisées en cercles concentriques appelés « pistes », créées par le formatage de bas niveau.
Etape 2 Les pistes sont séparées en quartiers (entre deux rayons) que l'on appelle secteurs, contenant les données (au minimum 512 octets par secteur en général). On appelle cylindre l'ensemble des données situées sur une même piste sur des plateaux différents (c'est-à-dire placé verticalement les unes aux dessus des autres) car cela forme un "cylindre" de données dans l'espace.
Etape 3 On appelle enfin cluster (ou en français unité d'allocation) la zone minimale que peut occuper un fichier sur le disque. En effet le système d'exploitation exploite des blocs qui sont en fait plusieurs secteurs (entre 1 et 16 secteurs). Un fichier minuscule devra donc occuper plusieurs secteurs (un cluster). Sur les anciens disques durs, l'adressage se faisait ainsi de manière physique en définissant la position de la donnée par les coordonnées cylindre / tête / secteur (en anglais CHS pour Cylinder / Head / Sector).
  1. Etape 1
  2. Etape 2
  3. Etape 3

Caractéristiques techniques :

  1. Sa capacité
  2. Son taux de transfert
  3. Sa vitesse de rotation
  4. Son temps de latence
  5. Son temps d'accès moyen
  6. Sa densité
  7. Sa mémoire cache
  8. Ses interfaces :
    • IDE
    • SCSI
    • SATA
    • USB ou FIREWIRE

Le Solid State Drive ( SSD) :

Un SSD peut avoir extérieurement l’apparence d’un disque dur classique, y compris l’interface, ou avoir un format plus réduit (mSATA, mSATA half-size, autrement dit demi-format) mais est dans tous les cas constitué de plusieurs puces de mémoire flash et ne contient aucun élément mécanique.

Par rapport à un disque dur, les temps d’accès sont très rapides pour une consommation généralement inférieure , mais lors de leur introduction, leur capacité était encore limitée à 512 Mo et leur prix très élevé.

Depuis 2008, on voit la commercialisation d'ordinateur portable (généralement des ultra portables) équipés de SSD à la place du disque dur, par la plupart des grands constructeurs (Apple, Sony, Dell, Fujitsu, Toshiba, etc.) Ces modèles peuvent être utilisés par exemple dans un autobus, ce qui serait déconseillé pour un modèle à disque dur physique, la tête de lecture risquant alors d'entrer en contact avec le disque et d'endommager l'un et l'autre.

Comme toute nouvelle technologie les caractéristiques évoluent très rapidement:

Le Disque Dur hybride :

À mi-chemin entre le disque dur et le SSD, les disques durs hybrides (SSHD) sont des disques magnétiques classiques accompagnés d’un petit module de mémoire Flash et d'une mémoire "tampon" (8, 16, 32, 64 mégas...).

Développé en priorité pour les portables, l’avantage de ces disques réside dans le fait de réduire la consommation d’énergie, d’augmenter la vitesse de démarrage et d’augmenter, enfin, la durée de vie du disque dur.

Lorsqu’un ordinateur portable équipé d’un disque hybride a besoin de stocker des données, en fait, il les range temporairement dans la mémoire Flash ce qui évite aux pièces mécaniques de se mettre en route.

L’utilisation de la mémoire Flash devrait permettre d’améliorer de 20 % les chargements et le temps de démarrage des PC. Les PC portables devraient quant à eux profiter d’une augmentation d’autonomie de 5 à 15 %, ce qui pourrait se traduire par un gain de 30 minutes sur les dernières générations de PC portables.

Sources

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