Fès Informatique 2006

Le disque dur est l'organe du PC servant à conserver les données de manière permanente, même lorsque le PC est hors tension, contrairement à la mémoire vive, qui s'efface à chaque redémarrage de l'ordinateur, c'est la raison pour laquelle on parle de mémoire de masse.

Un disque dur est constitué de plusieurs disques rigides en métal, verre ou en céramique appelés plateaux et empilés les uns sur les autres avec une très faible distance d'écart.
Les plateaux tournent autour d'un axe (entre 4000 et 15000 tours par minute) dans le sens inverse des aiguilles d'une montre.
Les données sont stockés sur le disque dur sous forme analogique sur une fine couche magnétique de quelques microns d'épaisseur recouverte d'un film protecteur. Un DSP (digital signal processor) se charge de la conversion des données analogiques en données numériques compréhensibles par l'ordinateur (0 ou 1, les bit).

La lecture et l'écriture se font grâce à des têtes de lecture/écriture situées de part et d'autre de chacun des plateaux et fixées sur un axe. Ces têtes sont en fait des électroaimants qui se baissent et se soulèvent (elles ne sont qu'à 15 microns de la surface, séparées par une couche d'air provoquée par la rotation des plateaux) pour pouvoir lire l'information ou l'écrire.

Cependant, les têtes ne peuvent se déplacer individuellement et seulement une tête peut lire ou écrire à un moment donné. Un cylindre correspond donc à l'ensemble des données situées sur une même colonne parmi tous les plateaux.

L'ensemble de cette mécanique de précision est contenue dans un boitier totalement hermétique, car la moindre particule peut détériorer l'état de surface du disque dur.

Les données d'un disque dur sont inscrites sur des pistes disposées en cercles concentriques autour de l'axe de rotation. Leur nombre varie en fonction du type de matériaux utilisés pour les plateaux et la couche magnétique. En simplifiant, le disque dur s'organise en plateaux, cylindres et secteurs. On appelle cylindre l'ensemble des pistes réparties sur les faces de chaque plateau et situées à la même distance de l'axe de rotation. Chaque piste est numérotée. La numérotation débute par 0 et commence à l'extérieur du plateau. Les pistes sont à leur tour divisées en petites portions appelées secteurs. Leur nombre est déterminé en usine lors d'une phase appelée formatage physique. La numérotation des secteurs, elle, débute à 1. Cette organisation permet à l'ordinateur de localiser sans ambiguïté une zone du disque. L'adresse sera du type : Plateau 1 face intérieure, Cylindre (piste) 4 , secteur 12.

On appelle cluster la zone minimale que peut occuper un fichier sur le disque. Le système d'exploitation utilise des blocs qui sont en fait plusieurs secteurs (entre 1 et 16 secteurs). Un fichier minuscule devra donc occuper plusieurs secteurs (un cluster, taille minimum gérée par Windows).

Quand on dit qu´un disque tourne à 5400 trs/min on parle de vitesse angulaire (1 tour = 1 angle de 360 °), cette vitesse est par définition constante. Par contre la vitesse linéaire varie en permanence en fonction de la position des têtes de lecture/écriture du disque par rapport à son centre. Plus les têtes s'éloignent du centre, plus la vitesse linéaire augmente. Plus la vitesse linéaire est grande, plus le débit est important.
Une donnée située prés du centre du disque dur va donc être lue moins vite qu'une donnée située au bord. C'est ainsi que le débit maximum du media du bigfoot est quasi le même que celui de disques durs tournant à 7200 tours tout en tournant 2 fois moins vite.
Ce qui est dommage, c'est que l'on ne fait plus de disques durs 5 pouces 1/4 à cause d'un problème d'inertie.

La densité est la quantité d'informations que vous pouvez stocker sur une surface donnée. Elle n´influence que le débit du disque. Il ne faut pas se leurrer : un disque dur avec une très grande densité et une vitesse de rotation plus faible ira généralement plus vite qu'un autre qui a 10 ans et qui tourne à 7200 tours par minute.

C'est le temps moyen que mettent les têtes de lectures pour se déplacer sur les plateaux du disque dur.
La faible évolution du temps d'accès entre les années 90 et nos jours est un problème d'inertie(énergie que vous devez dépenser pour arrêter un objet en mouvement).
Énergie cinétique = 1/2*[Masse * (Vitesse)²]

En augmentant légèrement la vitesse, l'inertie augmente de manière exponentielle, rendant la maîtrise de la mécanique difficile. On pourrait fabriquer des disques plus petits pour diminuer la masse des plateaux et des têtes, mais la vitesse linéaire diminuerait. Bref, c'est l'impasse. Il vaut mieux alors se tourner vers les disques durs SCSI qui offrent des temps d'accès de 3 ms pour certains.

L'IDE est une interface qui permet de connecter jusqu'à 4 unités simultanément ( disque dur, lecteur cd, etc...). l'IDE a beaucoup évolué depuis quelques années, son débit ou taux de transfert n'a cessé d'augmenter. En effet, au à ses débuts, l'IDE était d'une lenteur ridicule face au SCSI.

Avantage pour les disques durs IDE, ils coûtent bien moins cher à capacité égale que leurs homologues SCSI. Sachez que 150 MO par seconde suffisent largement pour toutes les applications. leur principal inconvénient est l'instabilité de leur taux de transfert et leur temps d'accès bien trop important, ce qui limite leurs performances.

L'interface SATA (pour Serial ATA) est une évolution de l'IDE. La transmission des données se fait par un bus série et non parallèle, ce qui explique les faibles dimensions des nappes de ces disques durs. Le débit maximum que peut atteindre cette interface est de 150 Mo par seconde pour le moment. De nouvelles verisons sont prévues avec des débits de 300 et 600 Mo par seconde.

L'histoire du SCSI commence en 1965. Le SCSI est une interface qui permet la prise en charge d'un nombre plus important d'unités (disques durs, CD-ROM, etc..., que l'IDE).
Elle est surtout utilisée pour sa stabilité au niveau du taux de transfert.
C'est un adaptateur SCSI (carte adaptatrice sur un emplacement PCI ou ISA) qui se charge de la gestion et du transfert des données.
Le processeur central est alors déchargé de toute commande, ce qui lui permet de s'atteler à une autre tâche simultanément. Le processeur ne fait que dialoguer avec la carte SCSI. Ainsi chaque contrôleur SCSI a ses propres caractéristiques, le BIOS du PC n'a donc aucune emprise sur l'interface SCSI, car elle possède elle-même son propre BIOS.
Il est toutefois possible d'optimiser l'adaptateur en faisant évoluer le bios de la carte SCSI.

Norme	Débit
Ultra Wide SCSI-2	40 Mo/sec
Ultra2 Wide SCSI	80 Mo/sec
Ultra3 SCSI	160 Mo/sec
Ultra320 SCSI	320 Mo/sec

La différence principale entre l'IDE et le SCSI, est que le SCSI a besoin d'une carte pour fonctionner. Cette carte dialogue avec le processeur, ce qui économise les ressources par rapport à L'IDE. D'autre part, le SCSI peut gérer jusqu'à 7 périphériques au lieu de 4 pour l'IDE. Mais il y a d'autres différences : le SCSI ne communique pas par le schéma maître-esclave mais par des numéros différents attribués à chacun des périphériques. Il faut ensuite fermer la chaîne par une "prise", pour indiquer à la carte qu'il n'y a plus de périphérique connecté.

Le mode bloc et le transfert 32 bits permettent d'exploiter un disque dur à son maximum. Le mode bloc consiste à effectuer des transferts de données par bloc, c'est-à-dire par paquets de 512 octets généralement, ce qui évite au processeur d'avoir à traiter une multitude de minuscules paquets d'un bit. Le processeur a alors plus de temps pour effectuer d'autres opérations plus importantes.

Ce mode de transfert des données n'a une véritable utilité que sous DOS car Windows 95, 98, ME et Windows NT, 2000, XP utilisent leur propres pilotes de disque dur.

Une option du BIOS (IDE HDD block mode ou Multi Sector Transfer, ...) permet souvent de déterminer le nombre de blocs pouvant être gérés simultanément. Ce nombre se situe entre 2 et 32. Si vous ne le connaissez pas, plusieurs solutions s'offrent à vous:

Si toutefois des erreurs plus importantes apparaissent, désactivez le mode Bloc dans le Bios.

Le mode 32 bits est par définition le mode qui permet d'exploiter les données deux fois plus rapidement que le mode 16 bits. En réalité, les données voyagent sur 16 bits et se sont deux mots de 16 bits qui sont assemblés en un double mot de 32 bits. Les gains en performances sont alors presque insignifiants.

Le RAID est une fonction proposée par certaines cartes mères. Elle ne sert que si on possède deux disques durs au minimum (les mêmes par exemple).
Il existe plusieurs modes RAID. Voici les plus courants :

-Le mode RAID 0 : c'est le mode "performances". En effet, il permet de lire et d'écrire sur les deux disques en même temps.Vous disposerez de toute la taille des deux disques avec ce mode. Par contre, si un disque rend l'âme, toutes les données sont perdues.

-Le mode RAID 1 : c'est un peu l'inverse du 0. Ce mode permet de dupliquer le contenu du disque 1 sur le disque 2. Vous n'aurez par contre que la capacité d'un disque sur les deux. Ce mode a un avantage : si un des disques rend l'âme, il n'y a pas de perte de données. Il n'y a par contre aucun gain de performances.

Quel disque dur choisir ?

Capacité : elle s'exprime en Go. Un disque de 40 Go est un minimum aujourd'hui. Pour du stockage vidéo, prenez au moins 80 Go, l'histoire d'être tranquille.

Vitesse de rotation : si vous faites du stockage pur, vous pouvez prendre un disque dur de 5400 tours à très forte capacité (au moins 160 Go). Si vous faites du montage Vidéo, un disque dur IDE à 7200 tours ou un disque SATA à 10000 tours s'impose.

Temps d'accès : visez le plus bas possible. Un bon disque dur fait des temps d'accès inférieurs à 10 millisecondes. Pensez à rajouter 3 millisecondes aux données souvent fausses communiquées par les constructeurs.

Interface : IDE, SCSI ou SATA ?.
Le SATA ne fait pas progresser les performances des disques durs par rapport à L'IDE pour un même disque, cependant il dispose de fonctions comme le hot-plug (branchage/débranchage à chaud) et des disques durs tournant à 10000 tours/minute existent en SATA. Le SCSI n'est vraiment qu'à réserver aux mordus de montage vidéo ou de performances extrêmes.