MEMOIRE MORTE – DE MASSE

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1 MEMOIRE MORTE – DE MASSE
Le Disque Dur est un organe d’un ordinateur, mais aussi une mémoire morte, appelée aussi mémoire de masse. Son rôle est de conserver les données de manière permanente. Il 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 ou BUS suivantes : IDE - SCSI - Serial ATA L’apparition de la norme USB a permis au boîtier externe d’accueillir des disques durs, on parle alors de disques durs externes par opposition aux disques durs internes qui sont reliés directement à la carte mère.

2 MEMOIRE MORTE – DE MASSE
La structure d’un disque dur, n’est pas constituée d’un seul disque dur, mais de plusieurs disques rigides (en anglais hard disk qu’on traduit par disque dur) en métal, en verre ou en céramique, empilés à une très faible distance es un des autres, on les appelle des plateaux (en anglais platters) Les disques ou plateaux tournent tous autour d’un axe à plusieurs milliers de tours par minute dans le sens inverse d’une aiguille d’une montre. Les plus gros disques durs contiennent des millions de milliards de bits soit des Téraoctets (2.5To) ; ces bits sont stockés très près les uns des autres sur une fine couche magnétique de quelques microns d’épaisseur, elle-même recouverte d’un film protecteur.

3 MEMOIRE MORTE – DE MASSE
Les têtes de lecture (heads) situées de part et d’autre de chacun des plateaux servent à la lecture et à l’écriture. Ces têtes sont des électroaimants qui se baissent ou se soulèvent pour lire ou écrire les données. Les têtes ne sont qu’à quelques microns des plateaux, séparés par une couche d’aire provoquée par la rotation desdits plateaux, ce qui créé un vent d’environ 250km/h ! De plus ces têtes sont mobiles latéralement afin de pouvoir balayer toute la surface du disque. Cependant, les têtes sont liées entre elles et une tête seulement peut lire ou écrire à un moment donné. On parle de cylindre pour désigner l’ensemble des données stockées verticalement sur la totalité des disques.

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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). Les têtes de lecture/écriture sont dites « inductives », c'est-à-dire qu'elles sont capables de générer un champ magnétique. C'est notamment le cas lors de l'écriture : les têtes, en créant des champs positifs ou négatifs, viennent polariser la surface du disque en une très petite zone, ce qui se traduira lors du passage en lecture par des changements de polarité induisant un courant dans la tête de lecture, qui sera ensuite transformé par un convertisseur analogique numérique (CAN) en 0 et en 1 compréhensibles par l'ordinateur. 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. 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).

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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 (1 cluster).

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Mode Bloc Le mode bloc et le transfert 32 bits permettent d'exploiter pleinement les performances de votre disque dur. 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 du "temps" pour effectuer d'autres opérations. Ce mode de transfert des données n'a malheureusement une véritable utilité que sous d'anciens systèmes d'exploitation (tels que MS-DOS), car les systèmes d'exploitation récents utilisent leur propre gestionnaire de disque dur, ce qui rend ce gestionnaire obsolète Une option du BIOS (IDE HDD block mode ou Multi Sector Transfer) permet parfois 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 : consulter la documentation de votre disque dur ; rechercher les caractéristiques du disque sur internet ; déterminer expérimentalement en effectuant des tests. Le mode bloc peut toutefois générer des erreurs sous certains systèmes, à cause d'une redondance de gestionnaire de disque dur. La solution consiste alors à désactiver l'un des deux gestionnaires : la gestion logicielle du mode 32-bit sous le système d'exploitation ; le mode bloc dans le BIOS.

7 MEMOIRE MORTE – DE MASSE
Mode 32bits La détermination automatique du mode 32 bits peut toutefois ralentir les lecteurs de CD-ROM IDE dont la vitesse est supérieure à 24x lorsqu'ils sont seuls sur une nappe IDE. En effet, dans le cas où le lecteur de CD-ROM est seul sur la nappe, le BIOS peut ne pas détecter sa compatibilité avec le mode 32 bits (puisqu'il cherche un disque dur), auquel cas il passe en mode 16 bits. La vitesse de transfert (appelée par abus de langage taux de transfert) est alors en dessous du taux de transfert annoncé par le constructeur. La solution dans ce genre de cas consiste à brancher sur la même nappe que le lecteur de CD-ROM un disque dur supportant le mode 32 bits. Le mode 32 bits (par opposition au mode 16 bits) est caractérisé par un transfert des données sur 32 bits. Le transfert sur 32 bits correspond à 32 portes qui s'ouvrent et se ferment simultanément. En mode 32 bits, deux mots (ensemble de bits) de 16 bits sont transmis successivement, puis assemblés. Le gain de performance lié au passage du mode 16 bits au mode 32 bits est généralement insignifiant. Quoiqu'il en soit il n'est la plupart du temps plus possible de choisir le mode, car la carte-mère détermine automatiquement le type de mode à adopter en fonction du type de disque dur.

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Caractéristiques techniques Capacité : volume de données pouvant être stockées sur le disque. Taux de transfert (ou débit) : quantité de données pouvant être lues ou écrites sur le disque par unité de temps. Il s'exprime en bits par seconde. Vitesse de rotation : vitesse à laquelle les plateaux tournent, exprimée en tours par minutes (notés rpm pour rotations par minute). La vitesse des disques durs est de l'ordre de 7200 à rpm. Plus la vitesse de rotation d'un disque est élevée meilleur est le débit du disque. En revanche, un disque possédant une vitesse de rotation élevé est généralement plus bruyant et chauffe plus facilement. Temps de latence (aussi appelé délai rotationnel) : temps écoulé entre le moment où le disque trouve la piste et le moment où il trouve les données. Temps d'accès moyen : temps moyen que met la tête pour se positionner sur la bonne piste et accéder à la donnée. Il représente donc le temps moyen que met le disque entre le moment où il a reçu l'ordre de fournir des données et le moment où il les fournit réellement. Il doit ainsi être le plus court possible. Densité radiale : nombre de pistes par pouce (tpi: Track per Inch). Densité linéaire : nombre de bits par pouce sur une piste donnée (bpi: Bit per Inch). Densité surfacique : rapport de la densité linéaire sur la densité radiale (s'exprime en bits par pouce carré). Mémoire cache (ou mémoire tampon) : quantité de mémoire embarquée sur le disque dur. La mémoire cache permet de conserver les données auxquelles le disque accède le plus souvent afin d'améliorer les performances globales ; Interface : il s'agit de la connectique du disque dur. Les principales interfaces pour disques durs sont les suivantes : IDE/ATA ; Serial ATA ; SCSI ; Il existe par ailleurs des boîtiers externes permettant de connecter des disques durs en USB ou FIREWIRE.

9 MEMOIRE MORTE – DE STOCKAGE - NOUVEAU TYPE : SSD
Un SSD (Solid State Drive) est un matériel informatique permettant le stockage de données, constitué pour la plus grande majorité de mémoire Flash. Ces mémoires sont des éléments immobiles à la différence du disque dur classique, où les données sont écrites sur des supports mobiles (plateaux). Les SSD offre un temps d’accès bien plus court qu’un disque dur à plateaux (0,1ms contre 13ms), des débits augmentés (350Mio/s en lecture, et 300Mio/s en écriture) pour les modèles exploitant le SATA III, ainsi qu’une consommation électrique diminuée. Il existe un type particulier de SSD, qui utilise de la DRAM au lieu de la mémoire Flash, mais ne peut assurer le maintien de son contenu qu’avec des batteries et pour une durée limitée. L’objet principal des SSD actuellement est de s’affranchir de 2 défauts des disques durs classiques : Leur mécanique et leur fragilité d’une part ; Des latences importantes d’accès aux données. La demi rotation nécessaire en moyenne pour accéder à celles-ci ; Le temps de déplacement de piste à piste de la tête de lecture.

10 MEMOIRE MORTE – DE STOCKAGE - NOUVEAU TYPE : SSD
Un SSD est composé de 2 éléments principaux : Plusieurs puces de mémoire flash (comme celles des appareils photos, téléphone portables) Un contrôleur de disque et un micrologiciel permettant l’interface entre les puces mémoires et le reste de l’ordinateur et qui s’occupe donc de la façon dont les données seront gérées lorsque l’ordinateur lui demandera de lire ou d’écrire les données. Les SSD utilise comme les mémoire Flash, 2 types de mémoires SLC et MLC (cf. mémoire flash) La commande TRIM, disponible sur la plupart des modèles récents de SSD, permet aux systèmes d'exploitation modernes, tels que les systèmes Linux à partir du noyau ou le système d'exploitation Microsoft Windows à partir de Windows7, ainsi que Mac OS X depuis la version (mais uniquement sur les disques SSD livrés par Apple), d'éviter que les performances ne se dégradent avec le temps. Elle sert à notifier le SSD lors de l'effacement d'un fichier. Le contrôleur du SSD peut alors effacer les cellules de mémoire flash anciennement utilisées, afin d'optimiser les écritures ultérieures qui pourront alors être effectuées sans avoir à réaliser l'effacement préalable imposé par la technologie de la mémoire flash. Le fabriquant Kingston, sur son modèle SSDNow V+ 100, annonce une technologie permettant un résultat proche des systèmes d'exploitations couplés avec des SSD offrant la commande TRIM, tout en étant disponible pour tous les types d'OS. Cette solution nommée "Garbage Collection" (en français, ramasse miettes) fonctionne au niveau du micrologiciel du SSD, indépendamment du système (OS).

11 MEMOIRE MORTE – DE STOCKAGE - NOUVEAU TYPE : SSD
AVANTAGES INCONVENIENTS Pas d’usure mécanique, pas de plateau tournant ni de bras de lecture mobile. Prix élevé : en moyenne 2€ par Go pour des SSD de 32Go à 512Go soit des prix de l’ordre de 2900€ pour des SSD de 1To Meilleure résistance aux chocs, puisque pas de partie mobile. Silence de fonctionnement. Meilleure réactivité de l’ordinateur : - Temps d’accès compris entre 0.05 et 0.1ms (13ms pour un disque dur normal) - Débit pouvant dépasser les 350Mio/s en lecture et les 215Mio/s en écriture (100Mio/s maxi pour un DD normal) - Pas besoin de défragmenter les SSD, celle-ci se révèle même contreproductive, et diminue la durée de vie de la SSD Faible consommation électrique <0.1 watt en veille et 0.9watt en activité. (0.5 à 1.3W jusqu’ à 2 à 4W lors des déplacements des têtes pour les DD normaux) Quasiment aucun dégagement de chaleur du fait de la non présence de pièces mécaniques. Le faible dégagement calorifique de la mémoire en fonctionnement dissipé par la carcasse de la SSD, cela la rend étanche, et donc utilisé dans les boîte noire des avions. Penser à désactiver sous Windows la défragmentation automatique afin de ne pas dégrader le SSD et limiter la durée de vie.

12 MEMOIRE MORTE – DE STOCKAGE - NOUVEAU TYPE : SSD
Développement: - Début 2009, beaucoup de constructeurs, commencent à le proposer comme système de stockage. Une configuration adaptée, serait la combinaison, d’un SSD contenant le système d’exploitation couplé à un disque dur pour le stockage de données et fichiers temporaires (qui demandent beaucoup d’écritures) Particulièrement adapté aux équipements multimédia,et ordinateurs portables grâce à leurs caractéristiques permettant de réduire le bruit, l’encombrement et la consommation. Début 2008, les constructeurs annoncent que les SSD serviront à moyen terme, le stockage de masse des serveurs. Enfin, le succès des docks de 2.5’’ permet d’utiliser les SSD comme des super disquettes, enfichables sur un ordinateur ou sur un autre, compte tenu de leur légèreté et de leur robustesse. 1 disquette de 3.5’’ contenait 1,44Mo en comparaison un SSD typique de 64Go contient fois plus.

13 Auteurs Pascale Gomez Del Junco Gilles LESCOT Cédric Avril AFPA Bègles
TAI - mars 2011 – janvier 2012 11/04/2011