1 Qu'est-ce qu'un disque dur ?

Inventé dans les années 50 par IBM, le disque dur est certainement le périphérique le plus important de votre ordinateur. Il est indispensable et influe grandement sur les capacités de la machine (vitesse…). Il sert à stocker toutes vos informations : système d'exploitation, programmes, documents… sous forme de données binaires.

2 Comment ca marche ?

Un disque dur est constitué d'un ensemble de plateaux circulaires en aluminium ou en verre superposé. Contrairement aux disquettes, ces plateaux sont rigides d'où leur nom de disque " dur ".

Pour mesurer la performance d'un disque, les fabricants utilisent la densité en bits par pouce carré (nombre de bits linéaires par pouce x nombre de pistes par pouce). Le résultat est exprimé en Mégabits par pouce carré et sert à mesurer l'efficacité de l'enregistrement sur le disque.

Un moteur central permet de faire tourner tous les plateaux en même temps. La vitesse de rotation est un autre indicateur de performances. Celle-ci peut varier de 5400 à 10 000 tours / minute. On trouve des têtes de lecture et d'écriture de part et d'autre des plateaux qui sont déplacées et alignées par un bras électromagnétique. Enfin, un circuit électromagnétique permet de convertir les données analogiques en données numériques.

Chaque plateau est recouvert d'une très fine couche de particules magnétiques (environ 1 µm soit 1 millionième de mètre) protégées par un film protecteur lubrifié. L'enregistrement des données est de type binaire : elles sont stockées par la couche aimantée sous forme de 0 et de 1. À l'état initial, les particules magnétiques sont placées de façon aléatoire. Par le formatage, les têtes d'écriture les orientent dans le même sens. Sous l'effet d'impulsions électriques de faible intensité, une polarité positive ou négative est attribuée à une zone minuscule du disque. Pendant la lecture, cette alternance de polarité engendre un courant électrique capté par la tête et converti en numérique par une puce DSP (Digital Signal Processor).

3 L'organisation des données sur le disque

Sur chaque plateau du disque, se trouve un certain nombre de pistes cylindriques découpées en secteur de 512 Ko chacun. L'adressage d'un secteur se fait selon le principe CHS (Cylinder, Heads, Sectors). Par exemple : " cylindre (piste) 4 disques 3 faces supérieures, secteur 9 ". On parle également de paramètres physiques.

À l'inverse, on distingue la structure logique du disque. Un cluster ou unité d'allocation correspond à la zone minimale que peut occuper un fichier sur le disque. La taille des clusters dépend du volume du disque dur et du choix de la FAT (File Allocation Table, table d'allocation des fichiers). Le choix de la FAT se fait par le système d'exploitation choisi. Par exemple, Windows 95, utilise de la FAT 16 alors que Windows 98, gère la FAT 32.

Ex : Un disque dur de 1 Go formaté en FAT 16 possède des unités d'allocation de 32 Ko chacun. Ainsi un petit fichier de 12 Ko occupera la totalité du cluster. En effet un cluster utilisé par un fichier, même partiellement, est considéré comme plein en écriture. Dans ce cas la perte est de 20 Ko qui deviennent inutilisables. En FAT 32 le cluster ne fait plus que 4 Ko. Ainsi notre fichier de 12 Ko utilise 3 clusters au lieu d'un mais il n'y aura pas de perte de capacité sur le disque dur. Cependant un fichier de plusieurs mégaoctets est inévitablement découpé en petits morceaux.
De plus l'ordinateur enregistre ces segments de données là où il y a de la place. Un programme peut ainsi être disséminé sur tout le disque dur. C'est ce que l'on appelle la fragmentation. Cette fragmentation entraîne une perte de vitesse de lecture due aux nombreux mouvements effectués par les têtes. C'est pour cela qu'il faut régulièrement utiliser un logiciel de défragmentation qui va "recoller" côte à côte les différents clusters d'un même programme de façon à accélérer sa vitesse de lecture.

Il est à noter qu'il existe un autre système de fichiers, comparable à celui d'Unix, le NTFS (New Technology File System) qui utilise une grande quantité d'espace pour stocker les structures du système. NTFS dispose d'une table des fichiers la MFT (Master File Table) et stocke plusieurs copies des parties critiques de cette table, ce qui permet de récupérer facilement des données. NTFS utilise des clusters pour stoker ses données mais contrairement à la FAT, la taille des clusters n'est pas liée à celle du volume et peut être inférieure à la taille d'un secteur (512 octets). On a donc une faible fragmentation des fichiers. Par contre lorsque les clusters ne sont pas contigus on a une légère réduction des performances par rapport à la FAT.

4 Capacité d'un disque dur

5 Les différents types de disques durs

Il existe deux normes de disques durs : l'IDE et le SCSI.

La norme IDE (Integrated Drive Electronics) :

Il s'agit d'un contrôleur implanté sur le disque dur et qui travaille en liaison entre le BIOS (Basic Input Output System) pour traduire et transférer les données dans les bus systèmes. Les ports IDE sont au nombre de deux sur une carte mère, chacun pouvant posséder 2 périphériques (DD, CD,...) ce qui nous fait un maximum de 4 DD ou 3 DD et un CD-ROM. De plus, chaque périphérique installé occupe un IRQ, contrairement au SCSI qui n'en occupe qu'un pour au maximum 15 DD.

IDE : Cette interface est encore appelée AT BUS. Initialisée par Compaq, elle exige un bus de 16 bits et déplace l'essentiel des circuits du contrôleur dans le disque dur. En effet, auparavant cet électronique faisait l'objet d'une carte spéciale d'interface (gérant les disques) insérée dans un des connecteurs d'extension de la carte mère. La vitesse de transfert maximale est de 1500 Ko/s.

EIDE (Enhanced Integrated Drive Electronic) : Disques durs encore utilisés à l'heure actuelle Il s'agit d'un standard IDE évolué assurant une vitesse de transfert minimum de 10 Mo/s. Une interface sur carte mère peut contrôler quatre unités telles que disques durs, cd-rom, etc.

ULTRA DMA ou ULTRA ATA: C'est la norme la plus utilisée à l'heure actuelle. L'ultra DMA est un protocole de transfert de données entre un disque dur et la mémoire centrale de l'ordinateur, via la fonction dma. (Direct Memory Access). Le protocole Ultra DMA est également désigné par Ultra ATA, Ultra DMA 33, Ultra DMA 66, ATA 100.

La norme SCSI (Small Computer System Interface) :

Il s'agit d'un autre protocole de communication entre le DD et votre machine. En anglais, on le prononce "Scouzy". Au lieu d'être fondé sur le BIOS du système, le SCSI possède son propre BIOS qui fait tout le travail de traduction entre le DD et la machine. Les ports SCSI se trouvent sur des cartes extensions (sur bus PCI ou ISA) ou directement sur certaines cartes mères. Mais le protocole SCSI ne permet pas uniquement de connecter des DD, il supporte aussi Cd-rom, graveurs, scanners, matériel de stockage. Le SCSI porte bien son nom puisqu'il agit comme une petite machine indépendante du processeur (small computer) permettant de bien soulager celui-ci et d'augmenter les performances systèmes.

6 Les fabricants de disques durs

	Fujistu	http://fr.fujitsu.com/
	IBM Hitachi	http://www.hitachigst.com/
	Maxtor	http://www.maxtor.com/fr/support/index.htm
	Seagate	http://www.seagate.com/
	Quantum	http://www.maxtor.com/en/support/index.htm
	Toshiba	http://www.toshiba.fr/
	Western Digital	http://www.wdc.com/fr/index.asp?Language=fr