Disque dur - tout ce que vous devez savoir

L'utilisation du disque dur comme unité de stockage principale est déjà numérotée. Avec l'apparition des SSD très rapides, les disques durs ont été relégués à l'arrière-plan, bien qu'ils ne soient pas moins importants car ils sont idéaux pour le stockage de masse. Des unités qui atteignent actuellement 16 To, et que pour un peu plus de 60 euros, nous pouvons avoir 2 To dans notre PC, ce qui est encore hors de portée pour beaucoup d'entre nous s'il s'agit d'un SSD pour son prix.

Dans cet article, nous compilerons tout ce que vous devez savoir sur les disques durs, leur fonctionnement, leurs caractéristiques et surtout les avantages et les inconvénients qu'ils offrent par rapport aux SSD, ce qui est toujours indispensable.

Fonction et composants internes d'un disque dur

Le nom du disque dur vient du disque dur anglais, ou acronyme HDD par lequel nous connaissons tous cette unité de stockage et qui est également le moyen le plus clair de le différencier d'un SSD (Solic Disk Drive).

La tâche d'un disque dur n'est autre que celle de l' approvisionnement de notre équipement, l'endroit où tous les fichiers, programmes sont stockés et où le système d'exploitation est installé. Pour cette raison, il est également appelé stockage principal, qui, contrairement à la mémoire RAM, conserve les fichiers à l'intérieur même sans électricité.

Alors que les SSD sont entièrement constitués de composants électroniques et stockent des informations sur une puce composée de portes NAND, les disques durs ont des pièces mécaniques. Dans ceux-ci, une série de disques tourne à grande vitesse de sorte que, à l'aide de têtes magnétiques, les informations les concernant sont lues et effacées. Voyons les principaux éléments qui font partie d'un disque dur.

Vaisselle

Ce sera l' endroit où les informations sont stockées. Ils sont installés horizontalement et chaque platine se compose de deux faces ou surfaces d'enregistrement magnétisées. Ceux-ci sont normalement en métal ou en verre. Pour stocker les informations en eux, ils ont des cellules où ils peuvent être magnétisés positivement ou négativement (1 ou 0). Leur finition est exactement comme un miroir, en eux une immense quantité de données est stockée et la surface doit être parfaite.

Têtes de lecture

Le deuxième élément le plus important est les têtes de lecture, que nous avons une pour chaque face ou surface d'enregistrement. Ces têtes n'entrent pas vraiment en contact avec les plaques, il n'y a donc aucune usure sur celles-ci. Lorsque les plats tournent, un mince film d'air est créé qui empêche le comptage entre celui-ci et la tête de lecture (à environ 3 nm). C'est l'un des principaux avantages des disques SSD, dont les cellules se dégradent avec les effacements et les écritures.

Les moteurs

Nous avons vu la présence de nombreux éléments mécaniques à l'intérieur d'un disque dur, mais celui qui le montre le plus est la présence de moteurs. À l'exception des fans, c'est le seul élément de ce type sur un PC et la principale source de disques durs lents. Le moteur fait tourner les plaques à une certaine vitesse, il peut être de 5 400 tr / min, 7 200 ou 10 000 tr / min pour le plus rapide. Tant que cette vitesse n'est pas atteinte, vous ne pourrez pas interagir avec les disques, et c'est une excellente source de lenteur.

À cela, nous ajoutons le moteur ou plutôt l' électroaimant qui fait bouger les têtes de lecture pour se situer à l'endroit où se trouvent les données. Cela prend également du temps, étant une autre source de lenteur.

Cache

Au moins les unités actuelles ont une puce mémoire intégrée dans le circuit électronique. Cela sert de pont pour l'échange d'informations des plaques physiques vers la mémoire RAM. C'est comme un tampon dynamique pour alléger l'accès aux informations physiques et fait généralement 64 Mo.

Encapsulé

L'encapsulation est très importante pour un disque dur, car, contrairement au SSD, l'intérieur doit être complètement sous pression afin qu'aucune particule de poussière n'entre. Prenons en compte que les plaques tournent à une vitesse énorme, et l'aiguille des têtes ne mesure que quelques micromètres. Tout élément solide, aussi petit soit-il, peut causer des dommages irréversibles à l'appareil.

Connexions

Pour terminer, nous avons l'ensemble des connexions à l'arrière de l'emballage, qui se compose d'un connecteur d'alimentation SATA et d'un autre pour les données. Auparavant, les disques durs IDE avaient également un panneau pour sélectionner le mode de fonctionnement, esclave ou maître si les disques partageaient un bus, mais maintenant chaque disque se connecte à un port séparé sur la carte mère.

Facteurs de forme et d'interface sur un disque dur

En ce sens, les informations sont actuellement assez brèves, car nous ne trouvons que deux facteurs de forme. Le premier est la norme pour les PC de bureau, avec des disques de 3, 5 pouces et des dimensions de 101, 6 x 25, 4 x 146 mm. Le second est le facteur de forme utilisé dans les lecteurs d' ordinateurs portables de 2, 5 pouces mesurant 69, 8 x 9, 5 x 100 mm.

Quant aux technologies de connexion, nous n'en avons pas trop actuellement pour les disques durs, étant deux:

SATA

Il s'agit de la norme de communication sur les disques durs des PC actuels, qui remplace l'IDE. Dans ce cas, un bus série utilisant le protocole AHCI est utilisé au lieu de parallèle pour transmettre les données. Il est considérablement plus rapide que l'IDE traditionnel et plus efficace avec des transferts maximaux de 600 Mo / s. De plus, il permet des connexions à chaud des appareils et dispose de bus beaucoup plus petits et plus faciles à gérer. Dans tous les cas, un disque dur mécanique actuel ne peut atteindre un maximum de 400 Mo / s en lecture, tandis que les SSD SATA tirent pleinement parti de ce bus.

SAS

Il s'agit de l'évolution de l'interface SCSI, et c'est un bus qui fonctionne en série comme SATA, bien que les commandes de type SCSI soient toujours utilisées pour interagir avec les disques durs. L'une de ses propriétés est qu'il est possible de connecter plusieurs appareils sur le même bus et qu'il est également capable de fournir un taux de transfert constant pour chacun d'eux. Nous pouvons connecter plus de 16 périphériques et il a la même interface de connexion que les disques SATA, ce qui le rend idéal pour monter des configurations RAID sur des serveurs.

Sa vitesse est inférieure à SATA, mais une caractéristique importante est que le contrôleur SAS peut communiquer avec un disque SATA, mais un contrôleur SATA ne peut pas communiquer avec un disque SAS.

Parties physiques, logiques et fonctionnelles du disque dur

Nous avons déjà vu les pièces de base à l'intérieur, mais ce n'est que le début pour comprendre comment cela fonctionne réellement. Et si vous voulez tout savoir sur ces disques durs, cette section est la plus importante, car elle détermine le fonctionnement d'un disque dur, ce qui peut se faire de deux manières:

CHS (cylindre - culasse - secteur): Ce système est celui utilisé dans les premiers disques durs, bien qu'il ait été remplacé par le suivant. Au moyen de ces trois valeurs, il est possible de placer la tête de lecture à l'endroit où se trouvent les données. Ce système était facile à comprendre, mais nécessitait des directions de positionnement assez longues.

LBA (adressage logique en blocs): c'est celui actuellement utilisé, dans ce cas on divise le disque dur en secteurs et on attribue à chacun un numéro unique, comme s'il s'agissait d'une adresse mémoire dans laquelle la broche doit se trouver. Dans ce cas, la chaîne d'instructions sera plus courte et plus efficace, et permettra au disque d'être indexé par le système.

Structure physique des plats

Voyons comment la structure physique du disque dur est divisée, ce qui déterminera son fonctionnement.

• Piste: Les pistes sont les anneaux concentriques qui forment la surface d'enregistrement du disque. Cylindre: Un cylindre est formé par toutes les pistes qui sont alignées verticalement sur chacune des plaques et faces. Ce n'est pas quelque chose de physique, mais un cylindre imaginaire. Secteur: Chaque piste est divisée en morceaux d'arches appelés secteurs. Dans chaque secteur, des données seront stockées, et si l'une d'entre elles reste incomplète, les données suivantes iront dans le secteur suivant. La taille des secteurs de la technologie ZBR (enregistrement de zone binaire) variera des pistes intérieures aux pistes extérieures pour optimiser l'espace. Ils sont généralement de 4 Ko, bien qu'ils puissent être modifiés à partir du système d'exploitation. Cluster: Il s'agit d'un regroupement de secteurs. Chaque fichier occupera un certain nombre de clusters, et aucun autre fichier ne peut être stocké dans un certain cluster.

Structure logique d'un disque dur

Ce qui est drôle, c'est que la structure logique du disque dur a également été conservée pour les SSD, malgré un fonctionnement différent.

Secteur de démarrage (MBR ou GPT)

Le Master Boot Record ou MBR est le premier secteur du disque dur, piste 0, cylindre 0, secteur 1. Ici, la table de partition de l'ensemble du disque dur est stockée, marquant le début et la fin de ceux-ci. Le chargeur de démarrage est également stocké, où la partition active sur laquelle le système ou les systèmes d'exploitation sont installés est collectée. À l'heure actuelle, il a été remplacé dans presque tous les cas par le style de partition GPT, que nous allons maintenant voir plus en détail.

Cloisons

Chaque partition divise le disque dur en un nombre spécifique de cylindres et ils peuvent être la taille que nous voulons leur affecter. Ces informations seront stockées dans la table de partition. Actuellement, il existe un concept de partitions logiques, avec le disque dur dynamique, avec lequel nous pouvons même joindre deux disques durs différents et, compte tenu du système, il fonctionnera comme un seul.

Différence entre MBR et GPT

Actuellement, deux types de tables de partition sont disponibles pour un disque dur ou un SSD, ceux de type MBR ou ceux de type GPT (Global Unique Identifier). Le style de partitionnement GPT a été implémenté pour les systèmes EFI ou Extensible Firmware Interface, qui a remplacé l'ancien système BIOS des ordinateurs. Ainsi, alors que le BIOS utilise MBR pour gérer le disque dur, GPT est conçu pour être le système propriétaire pour UEFI. Mieux encore, ce système attribue un GUID unique à chaque partition, c'est comme s'il s'agissait d'une adresse MAC, et l'allocateur est si long que toutes les partitions du monde pourraient être nommées de manière unique, éliminant pratiquement les limitations physiques à partir d'un disque dur en termes de partitionnement.

C'est la première différence et la plus visible avec MBR. Alors que ce système vous permet uniquement de créer 4 partitions principales sur un disque dur avec un maximum de 2 To, dans GPT il n'y a pas de limitation théorique pour les créer. Ce sera le système d'exploitation qui fera cette limitation, et Windows prend actuellement en charge 128 partitions principales.

La deuxième différence réside dans le système de démarrage. Avec GPT, le BIOS UEFI lui-même peut créer son propre système de démarrage, détectant dynamiquement le contenu du disque à chaque démarrage. Cela nous permet de démarrer parfaitement un ordinateur, même si nous changeons le disque dur pour un autre avec une autre distribution logique. Au lieu de cela, le MBR ou les anciens BIOS ont besoin d'un exécutable pour identifier la partition active et pouvoir démarrer le démarrage.

Heureusement, presque tous les disques durs HDD et SSD actuels sont préconfigurés avec le système de partition GPT, et dans tous les cas, à partir du système lui-même ou en mode commande avec Diskpart, nous pouvons modifier ce système avant d'installer Windows.

Systèmes de fichiers sur un disque dur

Pour finir avec le fonctionnement d'un disque dur, nous devons apprendre quels sont les principaux systèmes de fichiers utilisés. Ils sont une partie fondamentale de l'utilisateur et des possibilités de stockage.

• FAT32 ExFAT NTFS HFS + EXT ReFS

Ignorant la présence du système FAT car il est pratiquement inutile dans les systèmes de stockage actuels, le FAT32 est son prédécesseur. Ce système permet d'attribuer des adresses 32 bits aux clusters, donc en théorie, il prend en charge des tailles de stockage de 8 To. La réalité est que Windows limite cette capacité à 128 Go avec des tailles de fichiers ne dépassant pas 4 Go, c'est donc un système que seuls les petits lecteurs de stockage USB utilisent.

Pour surmonter les limitations de FAT32, Windows a créé le système exFAT, qui prend en charge des tailles de fichier théoriques allant jusqu'à 16 EB (Exabytes) et des tailles de stockage théoriques de 64 ZB (Zettabytes)

Ce système est celui utilisé par Windows pour installer le système et gérer les fichiers sur le disque dur. Il prend actuellement en charge des fichiers de 16 To, 256 To comme taille de volume maximale et vous pouvez configurer différentes tailles de cluster pour le formatage. Il s'agit d'un système qui utilise beaucoup d'espace pour la configuration de votre volume, donc des tailles de partition supérieures à 10 Go sont recommandées.

Il s'agit du propre système de fichiers d'Apple et remplace le HFS traditionnel en ajoutant la prise en charge de fichiers et de volumes plus importants. Ces tailles sont au maximum de 8 EB.

Nous avons maintenant affaire au propre système de fichiers de Linux, actuellement dans sa version EXT4. Les tailles de fichier prises en charge sont 16 To maximum et 1 EB comme taille de volume.

Enfin, ReFS est un autre système breveté par Microsoft et destiné à être l'évolution de NTFS. Il a été implémenté avec Windows Server 2012, mais certaines distributions Windows 10 pour les entreprises le prennent actuellement en charge. Ce système améliore NTFS à bien des égards, par exemple en mettant en œuvre une protection contre la dégradation, la correction et la défaillance et la redondance des données, la prise en charge RAID, la vérification de l'intégrité des données ou la suppression de chkdsk. Prend en charge des tailles de fichier de 16 EB et des tailles de volume de 1 YB (Yottabyte)

Qu'est-ce qu'un RAID

Et les configurations RAID sont étroitement liées au concept de systèmes de fichiers. En fait, il existe des ordinateurs portables ou des PC qui ont déjà une configuration RAID 0 pour leur capacité de stockage.

RAID signifie Redundant Array of Independent Disks et c'est un système de stockage de données utilisant plusieurs unités de stockage. Dans ceux-ci, les données sont distribuées comme s'il s'agissait d'une seule unité, ou elles sont répliquées pour garantir l'intégrité des données contre les pannes. Ces unités de stockage peuvent être des disques durs mécaniques ou HDD, des disques SSD ou SSD, voire M.2.

Actuellement, il existe un grand nombre de niveaux RAID, qui consistent à configurer et à associer ces disques durs de différentes manières. Par exemple, RAID 0 joint deux ou plusieurs disques en un seul pour distribuer les données sur chacun d'eux. Il est idéal pour étendre le stockage en affichant un seul disque dur dans le système, par exemple, deux disques durs de 1 To peuvent former un seul 2 To. D'un autre côté, RAID 1 est tout le contraire, c'est une configuration avec deux ou plusieurs disques en miroir afin que les données soient conservées répliquées sur chacun d'eux.

Avantages et inconvénients d'un disque dur par rapport à un SSD

Enfin, nous résumerons et expliquerons les principales différences entre un disque dur mécanique et un disque SSD. Pour cela, nous avons déjà un article où tous ces facteurs sont expliqués en détail, nous ne ferons donc qu'une synthèse rapide.

Des avantages remarquables

• Capacité: C'est l'un des principaux avantages d'un disque dur sur un SSD, et ce n'est pas précisément parce que les SSD sont petits, mais parce que leur coût augmente beaucoup. Nous savons qu'un disque dur est plus lent qu'un SSD, 400 Mo / s contre 5000 Mo / s sur les disques les plus rapides, mais sa capacité de stockage par disque est parfaite pour une utilisation comme entrepôt de données. Il existe actuellement des disques durs de 3, 5 pouces jusqu'à 16 To. Faible coût par Go: Par conséquent, d'après ce qui précède, le coût par Go est beaucoup plus faible sur un disque dur que sur un SSD, nous pouvons donc acheter des unités beaucoup plus grandes, mais à un prix inférieur. Un disque dur de 2 To se trouve à un prix d'environ 60 euros, tandis qu'un SSD M.2 de 2 To coûte au moins 220 euros ou plus. Durée de conservation : Et le troisième avantage d'un disque dur est la durée de conservation de vos plateaux. Faites attention à ne pas mentionner sa durabilité et sa résistance, mais plutôt le nombre de fois que nous pouvons écrire et effacer des cellules, ce qui est pratiquement illimité sur les disques durs mécaniques. Sur les SSD, le nombre est limité à quelques milliers, ce qui en fait des options beaucoup moins attrayantes pour les bases de données et les serveurs.

Inconvénients

• Ils sont très lents: avec l'avènement des SSD, les disques durs mécaniques sont devenus le périphérique le plus lent d'un ordinateur, même en dessous de l'USB 3.1. Cela en fait une option presque jetable pour installer un système d'exploitation, étant uniquement destiné aux données si nous voulons vraiment un ordinateur rapide. Nous parlons de chiffres qui placent un HD 40 à 50 fois plus lentement qu'un SSD, ce n'est pas un non-sens. Taille physique et bruit: étant mécaniques et ayant des plateaux, leur taille est assez grande par rapport aux SSD M.2 qui ne mesurent que 22 × 80 mm. De même, le fait d' avoir un moteur et des têtes mécaniques les rend assez bruyants, surtout lorsque les fichiers sont fragmentés. Fragmentation: la distribution en pistes entraîne une fragmentation des données au fil du temps. En d'autres termes, le disque remplira les secteurs qui ont été laissés vides lors de l'effacement, donc la tête de lecture doit faire de nombreux sauts pour lire un fichier complet. Dans un SSD, étant une mémoire de cellules électroniques, toutes sont accessibles à la même vitesse, tout comme la mémoire RAM, ce problème n'existe pas.

Conclusion sur les disques durs

Nous arrivons ainsi à la fin de notre article qui développe en profondeur le sujet du disque dur mécanique. Sans aucun doute, ce sont des éléments qui, au moins pour la majorité des utilisateurs, jouent un rôle un peu plus mineur en ayant des SSD de 2 To sur le marché. Mais ils restent l'option phare pour le stockage de masse, car pour cela nous n'avons pas besoin d'autant de vitesse mais de beaucoup d'espace.

Imaginez ce qui se passerait si nous avions un seul SSD de 512 ou 256 Go et que nous voulions enregistrer des films 4K, installer des jeux ou que nous étions des créateurs de contenu. Si nous voulons de la vitesse, nous devons dépenser une fortune, en SSD, alors qu'avoir 20 To avec HDD nous coûterait environ 600 euros, alors que le faire avec SSD SATA pourrait nous coûter environ 2000 euros et s'ils sont mieux NVMe ou le calculer.

Nous vous laissons maintenant quelques articles qui vous seront utiles pour compléter les informations, et bien sûr avec nos guides.

Combien de disques durs avez-vous sur votre PC et de quel type sont-ils? Utilisez-vous des disques SSD et HDD?