▷ Qu'est-ce qu'un disque dur et comment ça marche

Aujourd'hui, nous verrons en détail ce qu'est un disque dur et à quoi il sert. Il est possible qu'aujourd'hui nous ne disposions pas d'ordinateurs personnels sans l'invention des dispositifs de stockage. De plus, la technologie n'aurait pas progressé autant si ces supports n'existaient pas pour pouvoir stocker autant d'informations.

Nous savons qu'un disque dur n'est pas un périphérique critique pour le fonctionnement d'un ordinateur, car il peut fonctionner si c'est le cas. Mais sans données, l'utilité d'un ordinateur est pratiquement nulle .

Index du contenu

Peu à peu, les disques durs de ce disque dur ou SSD gagnent du terrain par rapport aux disques durs traditionnels, qui sont ceux que nous allons couvrir dans cet article. Cependant, cela présente toujours une plus grande capacité de stockage et plus de durabilité. Voyons donc ce qu'est un disque dur et comment il fonctionne

Qu'est-ce qu'un disque dur?

La première chose que nous devrons faire est de définir ce qu'est un disque dur. Un disque dur est un dispositif pour stocker des données de manière non volatile, c'est-à-dire qu'il utilise un système d'enregistrement magnétique pour stocker des données numériques. De cette façon, il est possible de conserver en permanence les informations enregistrées sur un support (donc elles ne sont pas volatiles). Aussi appelé disques durs ou disques durs.

Le disque dur est composé d'une ou plusieurs plaques rigides insérées dans une boîte hermétique et réunies par un axe commun qui tourne à grande vitesse. Sur chacun des canards, qui ont normalement leurs deux faces destinées au stockage, il y a deux têtes de lecture / écriture distinctes.

Les disques durs font partie de la mémoire secondaire de l'ordinateur ou vita dans le graphique, niveau de mémoire 5 (L5) et inférieur. On l'appelle mémoire secondaire car c'est la source de données pour que la mémoire principale (mémoire RAM) puisse les prendre et travailler avec eux en envoyant et en recevant des instructions du CPU ou du processeur. Cette mémoire secondaire sera celle ayant la plus grande capacité disponible sur un ordinateur et ne sera pas non plus volatile. Si nous éteignons l'ordinateur, la RAM sera vidée, mais pas un disque dur.

Composants physiques d'un disque dur

Avant de connaître le fonctionnement d'un disque dur, il est pratique de répertorier et de définir les différents composants physiques d'un disque dur:

• Plats: sera l'endroit où les informations sont stockées. Ils sont disposés horizontalement et chaque plaque est constituée de deux faces ou surfaces aimantées, une face supérieure et une face inférieure. Ceci est normalement construit 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). Tête de lecture: c'est l'élément qui fait la fonction de lecture ou d'écriture. Il y aura une de ces têtes pour chaque face ou surface de la plaque, donc si nous avons deux plaques, il y aura quatre têtes de lecture. Ces têtes n'entrent pas en contact avec les plaques, si cela se produit, le disque sera rayé et les données seront corrompues. 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). Bras mécanique: ce seront les éléments chargés de tenir les têtes de lecture. Ils permettent d'accéder aux informations de la vaisselle en déplaçant les têtes de lecture de façon linéaire de l'intérieur vers l'extérieur. le déplacement de ceux-ci est très rapide, bien qu'en raison des éléments mécaniques, ils aient pas mal de limitations concernant la vitesse de lecture. Moteurs: Nous aurons deux moteurs à l'intérieur d'un disque dur, un pour faire tourner les plaques, normalement à une vitesse comprise entre 5000 et 7200 tours par minute (tr / min). Et nous en aurons également un autre pour le mouvement des bras mécaniques Circuit électronique: en plus des éléments mécaniques, le disque dur contient également un circuit électronique qui est responsable de la gestion des fonctions de positionnement de la tête et de la lecture et de l'écriture de celui-ci. Ce circuit est également en charge de la communication du disque dur avec le reste des composants informatiques, traduisant les positions des cellules des plaques en adresses compréhensibles par la mémoire RAM et CPU. Mémoire cache: les disques durs actuels ont une puce de mémoire intégrée dans le circuit électronique qui sert de pont pour l'échange d'informations des plateaux physiques vers la mémoire RAM. C'est comme un tampon dynamique pour alléger l'accès aux informations physiques. Ports de connexion: à l'arrière du disque et à l'extérieur de l'emballage, se trouvent les ports de connexion. Ils se composent normalement du connecteur de bus vers la carte mère, du connecteur d'alimentation 12 V et, dans le cas des IDE, des emplacements de cavalier pour la sélection maître / esclave.

Technologies de connexion

Le disque dur doit être connecté à la carte mère de l'ordinateur. Il existe différentes technologies de connexion qui fourniront des caractéristiques ou des durées aux disques durs.

IDE (Integrated Device Electronics):

Aussi connu sous le nom ATA ou PATA (Parallel ATA). Jusqu'à récemment, c'était la méthode standard de connexion des disques durs à nos ordinateurs. Il permet de connecter deux ou plusieurs appareils via un bus parallèle composé de 40 ou 80 câbles.

Cette technologie est également connue sous le nom de DMA (Direct Memory Access), car elle permet la connexion directe entre la RAM et le disque dur.

Pour connecter deux appareils au même bus, il faudra les configurer comme maîtres ou esclaves. De cette façon, le responsable du traitement saura à qui il doit envoyer des données ou lire ses données et qu'il n'y a pas de croisement d'informations. Cette configuration se fait via un cavalier sur l'appareil lui-même.

• Maître: il doit être le premier appareil connecté au bus, normalement un disque dur doit être configuré en mode maître devant un lecteur DC / DVD. Vous devez également configurer un disque dur de moto principal si le système d'exploitation est installé. Esclave: sera le périphérique secondaire connecté à un bus IDE. Pour être esclave, il faut d'abord être maître.

La vitesse de transfert maximale d'une connexion IDE est de 166 Mo / s. également appelé Ultra ATA / 166.

SATA (Serial ATA):

Il s'agit de la norme de communication actuelle sur les PC d'aujourd'hui. Dans ce cas, un bus série sera utilisé au lieu de parallèle pour transmettre les données. Il est beaucoup plus rapide que l'IDE traditionnel et plus efficace. De plus, il permet des connexions à chaud des appareils et dispose de bus beaucoup plus petits et plus faciles à gérer.

La norme actuelle se trouve dans SATA 3 qui permet des transferts jusqu'à 600 Mo / s

SCSI (Small Computer System Interface):

Cette interface de type parallèle est conçue pour les disques durs avec une capacité de stockage élevée et des vitesses de rotation élevées. Cette méthode de connexion est traditionnellement utilisée pour les serveurs et les clusters de gros disques durs de stockage.

Un contrôleur SCSI peut fonctionner simultanément avec 7 disques durs sur une connexion en guirlande de jusqu'à 16 périphériques. Si la vitesse de transfert maximale est de 20 Mb / s

SAS (SCSI attaché en série):

C'est l'évolution de l'interface SCSI et, comme SATA, c'est un bus qui fonctionne en série, bien que les commandes de type SCSI soient toujours utilisées pour interagir avec les disques durs. L'une de ses propriétés, en plus de celles fournies par SATA, est que plusieurs périphériques peuvent être connectés sur le même bus et il est également capable de fournir un taux de transfert constant pour chacun d'eux. Il est possible de connecter plus de 16 appareils et il a la même interface de connexion que les disques SATA.

Sa vitesse est inférieure à SATA, mais avec une plus grande capacité de connexion. Un contrôleur SAS peut communiquer avec un disque SATA, mais un contrôleur SATA ne peut pas communiquer avec un disque SAS.

Facteurs de forme utilisés

Concernant les facteurs de forme, il en existe plusieurs types mesurés en pouces: 8, 5´25, 3´5, 2´5, 1´8, 1 et 0´85. Bien que les plus utilisés soient les 3, 5 et 2, 5 pouces.

3, 5 pouces:

Ses dimensions sont de 101, 6 x 25, 4 x 146 mm. Il a la même taille que les lecteurs CD, bien qu'ils soient plus grands (41, 4 mm). Ces disques durs sont ceux que nous utilisons dans pratiquement tous les ordinateurs de bureau.

2, 5 pouces:

Ses mesures sont de 69, 8 x 9, 5 x 100 mm et sont les mesures typiques d'un lecteur de disquette. Ces disques durs sont utilisés pour les ordinateurs portables, qui sont plus compacts, petits et légers.

Structure physique et logique

Après avoir vu les composants physiques d'un disque dur, nous devons savoir comment sa structure de données est divisée en chaque plaque du disque dur. Comme d'habitude, il ne s'agit pas simplement d'enregistrer les informations au hasard sur le disque, ils ont leur propre structure logique qui permet d'accéder à des informations spécifiques stockées sur eux.

Structure physique du contenu

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Chacune des faces du disque est divisée en anneaux concentriques, de l'intérieur vers l'extérieur de chaque face. La piste 0 représente le bord extérieur du disque dur.

Cylindre

Ils sont l'ensemble de plusieurs pistes. Un cylindre est formé par tous les cercles alignés verticalement sur chacune des plaques et faces. Ils formeraient un cylindre imaginaire sur le disque dur.

Secteur

Les pistes à leur tour sont divisées en morceaux d'arc appelés secteurs. Ces sections sont où les blocs de données sont stockés. La taille des secteurs n'est pas fixe, bien qu'il soit normal de le trouver avec une capacité de 510 B (octets), soit 4 Ko. Dans le passé, la taille des secteurs pour chaque bande de roulement était fixe, ce qui signifiait que les pistes extérieures de plus grand diamètre étaient gaspillées en raison de trous vides. Cela a changé avec la technologie ZBR (Bit Recording by Zones) qui permet d'utiliser l'espace plus efficacement, en variant le nombre de secteurs en fonction de la taille de la piste (pistes avec un rayon plus grand, plus de secteurs)

Cluster

Également appelé unité d'allocation, 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.

Par exemple, si nous avons un cluster 4096 B et un fichier 2700 B, il occupera un seul cluster et il y aura également de l'espace. Mais plus aucun fichier ne peut y être stocké. Lorsque nous formatons un disque dur, nous pouvons lui attribuer une certaine taille de cluster, plus la taille du cluster est petite, mieux l'espace sera alloué, en particulier pour les petits fichiers. Bien qu'au contraire, il sera plus difficile d'accéder aux données de la tête de lecture.

Il est suggéré que les clusters de 4096 Ko sont idéaux pour les grandes unités de stockage.

Structure logique du contenu

La structure logique détermine la manière dont les données sont organisées à l'intérieur.

Secteur de démarrage (Master Boot Record):

Aussi généralement appelé MBR, c'est le premier secteur de l'ensemble du disque dur, c'est-à-dire la piste 0, le cylindre 0 secteur 1. Cet espace stocke la table de partition qui contient toutes les informations sur le début et la fin des partitions. Le programme Mester Boot est également stocké, ce programme est chargé de lire cette table de partition et de fournir le contrôle du secteur de démarrage de la partition active. De cette façon, l'ordinateur démarrera à partir du système d'exploitation de la partition active.

Lorsque plusieurs systèmes d'exploitation sont installés sur différentes partitions, il sera nécessaire d'installer un chargeur de démarrage afin de pouvoir choisir le système d'exploitation que nous voulons démarrer.

Espace de partition:

Le disque dur peut être constitué d'une partition complète qui couvre l'intégralité du disque dur ou plusieurs d'entre eux. 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.

Chacune des partitions se verra attribuer un nom appelé étiquette. Sous Windows, ce seront les lettres C: D: C:, etc. Pour qu'une partition soit active, elle doit avoir un format de fichier.

Espace non partitionné:

Il peut également y avoir un certain espace que nous n'avons pas encore partitionné, c'est-à-dire que nous ne lui avons pas donné de format de fichier. Dans ce cas, il ne sera pas disponible pour stocker des fichiers.

Système d'adressage

Le système d'adressage permet de placer la tête de lecture à l'endroit exact où se trouvent les données que nous avons l'intention de lire.

CHS (culasse - secteur): Ce fut le premier système d'adressage à être utilisé. Ces trois valeurs ont permis 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 de bloc logique): dans ce cas, nous divisons le disque dur en secteurs et nous attribuons à chacun un numéro unique. Dans ce cas, la chaîne d'instructions sera plus courte et plus efficace. C'est la méthode actuellement utilisée.

Systèmes de fichiers

Pour stocker des fichiers sur un disque dur, il faut savoir comment ils seront stockés, il faut donc définir un système de fichiers.

FAT (File Allocate Table):

Il est basé sur la création d'une table d'allocation de fichiers qui est l'index du disque. Les clusters utilisés par chaque fichier sont stockés, ainsi que les clusters libres et défectueux ou fragmentés. De cette façon, si les fichiers sont distribués dans des clusters non contigus, grâce à ce tableau, nous pourrons savoir où ils se trouvent.

Ce système de fichiers ne peut pas fonctionner avec des partitions supérieures à 2 Go

FAT 32:

Ce système supprime la limitation FAT de 2 Go et permet des tailles de cluster plus petites pour de plus grandes capacités. Les lecteurs de stockage USB utilisent normalement ce système de fichiers car il est le plus compatible avec différents systèmes d'exploitation et appareils multimédia tels que des lecteurs audio ou vidéo.

Une limitation que nous avons est que nous ne serons pas en mesure de stocker des fichiers de plus de 4 Go.

NTFS (New Technology File System):

Il s'agit du système de fichiers utilisé pour les systèmes d'exploitation Windows après Windows NT. Les limitations sur les fichiers et les partitions des systèmes FAT sont supprimées et également une plus grande sécurité pour les fichiers stockés car il prend en charge le cryptage des fichiers et la configuration des autorisations de ces derniers. En outre, il permet l'allocation de différentes tailles de cluster pour différentes tailles de partition.

La limitation de ce système de fichiers est qu'il n'est pas entièrement compatible avec Linux ou Mac OS dans les anciennes versions. Et surtout, il n'est pas pris en charge par les appareils multimédias tels que les lecteurs audio et vidéo ou la télévision.

HFS (système de fichiers hiérarchique):

Système développé par Apple pour ses systèmes d'exploitation MAC. Il s'agit d'un système de fichiers hiérarchique qui divise un volume ou une partition en blocs logiques de 512 B. Ces blocs sont regroupés en blocs d'allocation.

EXT Extended File System):

Il s'agit du système de fichiers utilisé par les systèmes d'exploitation Linux. Il est actuellement dans sa version Ext4. Ce système est capable de travailler avec de grandes partitions et d'optimiser la fragmentation des fichiers.

L'une de ses caractéristiques les plus remarquables est qu'il est capable de systèmes de fichiers avant cela et plus tard.

Comment savoir si un disque dur est bon

Il existe différentes mesures qui déterminent la capacité d'un disque dur en termes de performances et de vitesse. Ceux-ci doivent être pris en compte pour savoir comment comparer les performances d'un disque dur d'un autre.

• Vitesse de rotation: c'est la vitesse à laquelle les plaques du disque dur tournent. À des vitesses plus élevées, nous aurons des taux de transfert de données plus élevés, mais aussi plus de bruit et de chauffage. La meilleure façon est d'acheter un disque IDE ou SATA avec plus de 5400 tr / min. S'il s'agit de SCSI, il est indiqué qu'il a plus de 7200 tr / min. Une rotation plus élevée permet également de réduire la latence moyenne. Latence moyenne: c'est le temps qu'il faudra à la tête de lecture pour se trouver dans le secteur indiqué. La tête de lecture doit attendre que le disque tourne pour trouver le secteur. Par conséquent, à un régime plus élevé, une latence plus faible. Temps de recherche moyen: temps nécessaire à la tête de lecture pour atteindre la piste indiquée. Elle est comprise entre 8 et 12 millisecondes Temps d' accès: temps nécessaire au lecteur pour accéder au secteur. Il s'agit de la somme de la latence moyenne et du temps de recherche moyen. Temps entre 9 et 12 millisecondes. Temps d' écriture / lecture: ce temps dépend de tous les autres facteurs et de la taille du fichier. Mémoire cache: mémoire de type solide telle que la RAM qui stocke temporairement les données lues sur le disque. De cette façon, la vitesse de lecture augmente. Plus il y a de mémoire cache, plus la lecture / écriture sera rapide. (très important) Capacité de stockage: c'est évidemment la quantité d'espace disponible pour stocker les données. Plus c'est mieux. Interface de communication: la façon dont les données sont transférées du disque vers la mémoire. L'interface SATA III est actuellement la plus rapide pour ce type de disques durs.

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• Pourquoi n'est-il PAS nécessaire de défragmenter un SSD?

Avec cela, nous terminons notre explication de la façon dont un disque dur est et comment il fonctionne. J'espère que cela vous a été très utile et vous comprenez déjà l'importance d'avoir un bon disque dur.