Le disque dur

Le disque dur sert à conserver les données de manière permanente, contrairement à la mémoire vive (qui s'efface à chaque redémarrage de l'ordinateur). C'est pour cette raison qu'on désigne parfois les disques durs sous l'expression mémoire de masse.

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, interprète les commandes envoyées par le processeur et les achemine au disque concerné.

On distingue généralement les interfaces suivantes :

• IDE
• SCSI
• Serial ATA (ou SATA)

Disque dur externe

Avec l'apparition de la norme USB, des boîtiers externes permettent de connecter un disque dur sur un port USB. Le disque dur est ainsi plus facile à installer et à manipuler, il permet de rajouter de la capacité de stockage pour faire des sauvegardes

On emploi l'expression disque dur externe par opposition aux disques durs internes branchés directement sur la carte mère, mais il s'agit bien des mêmes types de disques.

Structure d'un disque dur

Un disque dur (HDD ou « Hard Disk Drive ») est constitué non pas d'un seul disque mais de plusieurs disques rigides en métal, en verre ou en céramique. Ces disques sont empilés à une très faible distance les uns des autres et appelés plateaux (en anglais « platters »).

Les disques tournent très rapidement autour d'un axe (à plusieurs milliers de tours par minute, usuellement 4 800, 7 200 voire 10 000) dans le sens inverse des aiguilles d'une montre.

Il existe sur les disques durs des millions de bits, stockés très proches les uns 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 situées de part et d'autre de chacun des plateaux.

• Ces têtes sont des électro-aimants qui se baissent et se soulèvent pour pouvoir lire l'information ou l'écrire.
• Elles ne sont qu'à quelques microns de la surface, séparées par une couche d'air provoquée par la rotation des disques qui crée un vent d'environ 250 km/h !
• De plus ces têtes sont mobiles latéralement afin de pouvoir balayer l'ensemble de la surface du disque.
• Toutefois, les têtes sont liées entre elles et une tête seulement peut lire ou écrire à un moment donné.

L'ensemble de cette mécanique de précision est contenu dans un boîtier totalement hermétique, car la moindre particule peut détériorer la surface du disque.

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).

Fonctionnement

Les têtes de lecture/écriture sont dites « inductives » , c'est-à-dire qu'elles sont capables de générer un champ magnétique.

• Lors de l'écriture, les têtes, en créant des champs positifs ou négatifs, viennent polariser la surface du disque en une très petite zone.
• Cela se traduit lors du passage en lecture par des changements de polarité induisant un courant dans la tête de lecture. Ce courant est ensuite transformé par un convertisseur analogique numérique (CAN) en 0 et en 1 compréhensibles par l'ordinateur.

Dans le disque dur, les données sont organisées en cercles concentriques appelés « pistes », créées par le formatage de bas niveau. Les têtes commencent à inscrire des données à la périphérie du disque (piste 0), puis avancent vers le centre. 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 à la verticale les unes des autres) car cela forme dans l'espace un « cylindre » de données :

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), ce qui provoque des espaces perdus qui devront être réorganisés par un « nettoyage logiciel » des disques durs (que l'on appelle défragmentation**).

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).

Une video Explicative :

SSD : l'avenir du disque dur !

Un SSD, de l'anglais « solid-state drive » (« disque électronique » au Québec), est un matériel informatique permettant le stockage de données sur de la mémoire flash.

La mémoire flash est une mémoire de masse à semi-conducteurs ré-inscriptible, c'est-à-dire une mémoire possédant les caractéristiques d'une mémoire vive mais dont les données ne disparaissent pas lors d'une mise hors tension : elle stocke les bits de données dans des cellules de mémoire et ces données sont conservées même lorsque l'alimentation électrique est coupée.

Le SSD est :

• bien plus solide qu'un disque dur,
• il surpasse les performances en lecture et en écriture d'un disque classique,
• il ne chauffe pas
• et il est silencieux !