disque dur

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Disque durDisque dur

Date dinvention

13 septembre 1956

Invent par

Reynold Johnson

Se connecte Contrleur via :

Interface PATA (IDE)

Interface SATA

Interface SCSI

Interface SAS

Segmentation du march

Ordinateur de bureau

Mobile

Entreprise

Consommateur

Autre/divers

Fabricants courants :

Hitachi

Samsung

Seagate

Toshiba

Western Digital

Schma dun disque dur.

Un disque dur est une mmoire de masse magntique utilise principalement dans les ordinateurs, mais galement dans des baladeurs numriques, des camscopes , camscopes, des lecteurs/enregistreurs de DVD de salon, des consoles de jeux vido.Sommaire[masquer]

1 Historique 2 volution en terme de prix ou de capacit

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2.1 Capacit de stockage 2.2 Quelques dates de lancement tes

3 Principe de fonctionnement

o

3.1 Mcanique 3.1.1 Plateaux 3.1.2 Tte de lecture/criture

o

3.2 lectronique 3.2.1 Contrleur de disque

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3.3 Alimentation lectrique 3.4 Gomtrie

4 Types d'interface des disques durs 5 Capacit

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5.1 Nominale 5.2 Utilisable par les systmes 5.2.1 Dos et Windows 5.2.2 Linux 5.2.3 Limite structurelle

6 Performances

7 Gestions des secteurs dfectueux urs 8 Formats

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8.1 Tableau rcapitulatif 8.2 Microdrive

9 Le disque virtuel (Ram Disque) 10 Les concurrents du disque dur classique

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10.1 Le Solid State Drive 10.2 Le disque dur hybride

11 Fabricants 12 Notes et rfrences 13 Voir aussi

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13.1 Articles connexes 13.2 Liens externes

Historique

Ancien disque dur IBM

Les ingnieurs dIBM ntaient pas satisfaits des systmes de stockage surtambours magntiques : lefficacit volumtrique tait trs faible, les tambours occupaient beaucoup despace pour peu de capacit. En 1953, un ingnieur rcemment embau embauch eut lide de superposer des plateaux le long dun axe et dy adjoindre une tte de lecture/criture mobile, situe sur un axe parallle celui des plateaux. Cette tte venait sinsrer entre les plateaux pour lire les informations, mais devait se retirer compltement pour passer dun plateau un autre. Un retirer prototype fut construit avec une vitesse de rotation de 200 tours par minute et avait un dbit de de1 transfert de 8,8 Ko/s. cette vitesse de rotation, il tait compliqu de maintenir les ttes au . audessus de la surface des plateaux. Lide fut alors dinjecter de lair sous pression au travers de la ssus tte de lecture, ce qui la maintenait au au-dessus du plateau. La distance tte-plateau tait de 20 m. plateau En 1956, le premier systme de ce type, le RAMAC 305 (Ramac pour Random Access Method of Accounting and Control), a t dvoil au public par IBM. La production commerciale commena ),

en juin 1957. Jusquen 1961, plus dun millier dunits furent vendues. Son prix : 10 000 dollars (de lpoque) par mgaoctet. Le RAMAC 305 tait constitu de 50 disques de 24 pouces de diamtre, deux ttes de lecture/criture qui pouvaient se dplacer dun plateau un autre en moins dune seconde. La capacit totale tait de cinq millions de caractres. Le RAMAC avait dj un concurrent : le Univac File Computer, compos de 10 tambours magntiques chacun dune capacit de180 000 caractres. Bien que ce dernier ait eu une vitesse suprieure, cest le RAMAC, qui pouvait stocker trois fois plus dinformations, qui avait le rapport cot/performance le plus intressant pour le plus grand nombre dapplications. En juin 1954, J. J. Hagopian, ingnieur IBM, a lide de faire voler les ttes de lecture/criture au-dessus de la surface des plateaux, sur un coussin dair. Il propose le design de la forme de ces ttes. En septembre 1954, il dessine lquivalent des disques durs actuels : des plateaux superposs et un axe sur lequel sont fixes les ttes de lecture/criture. Cela deviendra un produit commercial en 1961 sous la dnomination IBM 1301 Disk Storage . Fin 1969, trois ingnieurs rflchissent ce qui pourrait tre pour eux le systme disque idal. Ils tombent daccord sur un modle compos de deux disques de 30 Mo chacun, lun amovible, lautre fixe. On le nomme 30 - 30 , nom qui est aussi celui d'un modle de carabine Winchester. Le nom est rest, et encore aujourdhui un disque Winchester dsigne un disque dur non amovible (soit quasiment tous les disques produits dans les annes 2000). Il a exist dans les annes 1970, des disques durs ttes fixes : un certain nombre de ttes permettaient un accs piste piste trs rapide avec, certes, une capacit infrieure aux disques tte mobile. Moins fragiles mcaniquement, ils ont t utiliss pour les applications embarques, notamment en sismique rflexion. En 1998, anne o lon commmorait le centenaire de lenregistrement magntique (invent par le Danois Valdemar Poulsen), IBM commercialisa le premier disque dur de 25 gigaoctets (Deskstar 25 GP), capacit prsente lpoque par la presse comme disproportionne par rapport aux besoins rels des particuliers. Le disque dur a remplac efficacement dans les annes 1970 les tambours et les bandes, relguant peu peu ces dernires de simples supports darchivage et de sauvegarde dans les annes 1990. Dans les annes 2000, il se met concurrencer ces dernires en raison de la baisse de son cot au gigaoctet et de sa plus grande commodit daccs ; vers la fin de cette mme dcennie, il commence tre remplac lui-mme comme mmoire de masse, pour les petites capacits (4 32 Go), par des stockages mmoire flash qui, bien que plus onreux, nimposent pas le dlai de latence d la rotation des plateaux. Les disques durs ont d'abord t utiliss pour les besoins de stockage des ordinateurs personnels, dans lesquels ils sont relies la carte mre. D'autres utilisations sont ensuite apparues, comme

les rseaux NAS et SAN, ou le stockage d'information de camscopes, delecteurs/enregistreurs de DVD de salon, de consoles de jeux vido. En 2011, le besoin du march en disques durs tait valu 700 millions d'units par an1.

volution en terme de prix ou de capacitEntre 1980 et la sortie du ST-506, d'une capacit de 5 Mo, et 2008, la surface occupe par un bit dinformation sur le disque sest vue rduite dun facteur de plus de 100 000. Dans le mme temps, le prix du mgaoctet a t divis par plus d'un million, sans tenir compte de l'inflation, car le ST-506 cotait en 19801 500 dollars, soit 300 dollars par mgaoctet. En 2008, le mgaoctet dun disque dur ne cote plus qu'environ 0,00022 dollar2.

Capacit de stockageLes disques durs ayant les capacits les plus importantes sur le march dpassent les 2 To (traoctets) (2010) et 3 To en 2011. La capacit des disques durs a augment beaucoup plus vite que leur rapidit, limite par la mcanique. Le temps d'accs en lecture est li la vitesse de rotation du disque et au temps de seek du bras. En revanche le dbit d'information ensuite est d'autant meilleur que la densit du disque est leve. Le standard 2009 est de 1 To pour les PC de bureau ( partir de 0,1 par Go en aot 2008) et de 500 Go pour les PC portables. Le standard 1997 tait de 2,0 Go pour les disques dur de 3,5 pouces. En 2010, 1,5 To 2 To sont devenus courants.

Quelques dates de lancementLe tout premier disque dur, celui du 305 Ramac d'IBM, tait compos de 50 disques en aluminium d'un diamtre de 24, et avait une capacit de 5 Mo3. En 3,5 : Premier disque 1 To en mai 2007 (Hitachi Deskstar 7K1000)4 ; Premier disque 2 To en janvier 2009 (Western Digital)5 ; Premier disque 3 To en juin 2010 (Seagate)6 ; Premier disque 4 To en 2011 (Samsung)[rf. ncessaire] (Hitachi7). En 2,5 : Premier disque 200 Go 2,5 sur un seul plateau en avril 2007 (Toshiba)8 ; Premier disque 1 To 2,5 en aot 2009 (Western Digital)[rf. souhaite].

Principe de fonctionnement

Lintrieur dun disque dur dont le plateau a t retir. Sur la gauche se trouve le bras de lecture/criture. Au milieu on peut voir les lectroaimants du moteur du plateau.

Dans un disque dur, on trouve des plateaux rigides en rotation. Chaque plateau est constitu dun disque ralis gnralement en aluminium, qui a les avantages dtre lger, facilement usinable etparamagntique. Des techniques plus rcentes utilisent le verre ou la cramique, qui permettent des tats de surface encore plus lisses que ceux de laluminium. Les faces de ces plateaux sont recouvertes dune couche magntique, sur laquelle sont stockes les donnes. Ces donnes sont crites en code binaire [0,1] sur le disque grce une tte de lecture/criture, petite antenne trs proche du matriau magntique. Suivant le courant lectrique qui la traverse, cette tte modifie le champ magntique local pour crire soit un 1, soit un 0, la surface du disque. Pour lire, le mme matriel est utilis, mais dans lautre sens : le mouvement du champ magntique local engendre aux bornes de la tte un potentiel lectrique qui dpend de la valeur prcdemment crite, on peut ainsi lire un 1 ou un 0. Un disque dur typique contient un axe central autour duquel les plateaux tournent une vitesse de rotation constante. Toutes les ttes de lecture/criture sont relies une armature qui se dplace la surface des plateaux, avec une deux ttes par plateau (une tte par face utilise). Larmature dplace les ttes radialement travers les plateaux pendant quils tournent, permettant ainsi daccder la totalit de leur surface. Llectronique associe contrle le mouvement de larmature ainsi que la rotation des plateaux, et ralise les lectures et les critures suivant les requtes reues. Les firmwares des disques durs rcents sont capables dorganiser les requtes de manire minimiser le temps daccs aux donnes, et donc maximiser les performances du disque.

McaniquePlateaux

Plateaux de disque dur.

Les plateaux sont solidaires dun axe sur roulements billes ou huile. Cet axe est maintenu en mouvement par un moteur lectrique. La vitesse de rotation est actuellement (2009) comprise entre 3 600 et 15 000 tours par minute (lchelle typique des vitesses est 3 600, 4 200, 5 400, 7 200, 10 000 et 15 000 tours par minute). La vitesse de rotation est maintenue const constante sur la plupart des modles. Depuis les problmes lis lenvironnement, les constructeurs ont sorti des disques visant lconomie dnergie souvent dnomms Green . Ces disques ont des vitesses de rotation variables, souvent de 5 400 tr/min (tours par minute) 7 200 tr/min (comprenez qu'au repos, les disques tournent plus lentement rduisant leur consommation lectrique, et augmentent cette vitesse quand ils sont sollicits.) Les plateaux sont composs dun substrat, autrefois en aluminium (ou en zinc), de plus en plus souvent en verre, traits par diverses couches dont une ferromagntique recouverte dune couche de protection. Ltat de surface doit tre le meille possible. meilleur Note : contrairement aux CD/DVD, cest dabord lespace priphrique le plus loign du disque DVD, (du centre du plateau donc) qui est crit en premier (et reconnu comme dbut du disque ), car cest cet endroit que les performances sont leurs maximums (en effet, la vitesse linaire d'un point du disque est plus leve l'extrieur du disque (vitesse de rotation constante) donc la tte rotation de lecture/criture couvre une plus longue srie de donnes en un tour quau milieu du disque).

Tte de lecture/criture

Le bras supportant les deux ttes de lecture/criture. Les rayures visibles sur la surface du plateau indiquent que le disque dur tait en panne, victime dun atterrissage .

Le moteur du bras, les deux parties blanches de part et dautre de la bobine en cuivre sont des aimants. Le couvercle contenant deux autres aimants a t retir pour faire apparatre le pivot et la bobine. apparatre

Tte de disque dur de 1970.

Tte de disque dur de 2011.

Fixes au bout dun bras, elles sont solidaires dun second axe qui permet de les faire pivoter en arc de cercle sur la surface des plateaux. Toutes les ttes pivotent donc en mme temps. Il y a une tte par surface. Leur gomtrie leur permet de voler au dessus de la surface du plateau sans au-dessus le toucher : elles reposent sur un coussin dair cr par la rotation des plateaux. En 1997, les ttes volaient 25 nanomtres de la surface des plateaux ; en 2006, cette valeur est denviron 10 nanomtres. Le moteur qui les entrane doit tre capable de fournir des acclrations et dclrations trs fortes. Un des algorithmes de contrle des mouvements du bras porte porte-tte est dacclrer au st maximum puis de freiner au maximum pour que la tte se positionne sur le bon cylindre. Il faudra ensuite attendre un court instant pour que les vibrations engendres par ce freinage sestompent. larrt, les ttes doivent tre parques, soit sur une zone spciale (la plus proche du centre, il ny a alors pas de donnes cet endroit), soit en dehors des plateaux.

Si une ou plusieurs ttes entrent en contact avec la surface des plateaux, cela sappelle un atterrissage et provoque le plus souvent la destruction des informations situes cet endroit. Une imperfection sur la surface telle quune poussire aura le mme effet. La mcanique des disques durs est donc assemble en salle blanche et toutes les prcautions (joints, etc.) sont prises pour quaucune impuret ne puisse pntrer lintrieur du botier (appel HDA pour Head Disk Assembly en anglais). Les techniques pour la conception des ttes sont (en 2006) : Tte inductive ; Tte MR - MagntoRsistive ; Tte GMR - Giant MagntoRsistive. Dtail des ttes de lecture criture d'un disque dur

lectroniqueElle est compose dune partie ddie lasservissement des moteurs et dune autre lexploitation des informations lectriques issues de linteraction lectromagntique entre les ttes de lecture et les surfaces des plateaux. Une partie plus informatique va faire linterface avec plus lextrieur et la traduction de ladresse absolue dun bloc en coordonnes 3 dimensions (tte, cylindre, bloc). Llectronique permet aussi de corriger les erreurs.

Contrleur de disque

Une carte contrleur d'interface IDE IDEaccole son disque.

Un contrleur de disque est lensemble lectronique qui est connect directement la mcanique ensemble dun disque dur. La mission de cet ensemble est de piloter les moteurs de rotation et le dplacement des ttes de lecture/enregistrement, et dinterprter les signaux lectriques reus de ces ttes pour les convertir en bits ou raliser lopration inverse afin denregistrer des don donnes un emplacement particulier de la surface des disques composant le disque dur. Sur les premiers disques durs, comme par exemple le ST-506, ces fonctions taient ralises par , une carte lectronique indpendante de lensemble mcanique. Le volumineux cblage ctronique

dinterconnexion a rapidement favoris la recherche dune solution plus compacte : le contrleur de disque se trouva alors accol au disque, donnant naissance aux standards SCSI et IDE. Lappellation Contrleur de disque est souvent employe par erreur en remplacement de Contrleur ATA ou Contrleur SCSI . En effet, un contrleur de disque pilote juste la partie mcanique dun disque dur, pendant que les autres pilotent des priphriques varis : disque dur bien sr mais aussi lecteur de CD drouleur de bande magntique, scanner, etc. teur CD,

Alimentation lectriqueDans un ordinateur personnel, l'alimentation lectrique d'un disque dur interface IDE est reue travers un connecteur Molex. Certains disques durs interface Serial ATA utilisaient dans un . premier temps ce mme connecteur Molex pour tre compatible avec les alimentations alimentationsexistantes, mais ils ont progressivement tous migr v vers une prise spcifique longue et plate(alimentation (alimentation SATA).

GomtrieChaque plateau (possdant le plus souvent 2 surfaces utilisables) est compos de pistes concentriques spares les unes des autres par une zone appele espace interpiste . Les ques pistes situes une mme distance de laxe de rotation forment un cylindre.

Gomtrie dun disque dur Ici 3 plateaux avec 6 ttes de lectures pour 6 surfaces.

La piste est divise en secteurs (aussi appels blocs) contenant les donnes.

Gomtrie dune surface. Les pistes sont concentriques, les secteurs contigus.

En adressage CHS, il faut donc trois coordonnes pour accder un bloc (ou secteur) de disque : 1. le numro de la piste (dtermine la position du bras portant lensemble des ttes) ; 2. 3. le numro de la tte de lecture (choix de la surface) ; le numro du bloc (ou secteur) sur cette piste (dtermine partir de quel endroit il faut commencer lire les donnes). Cette conversion est faite le plus souvent par le contrleur du disque partir dune adresse absolue de bloc appele LBA (un numro compris entre 0 et le nombre total de blocs du disque diminu de 1). Puisque les pistes sont circulaires (leur circonfrence est fonction du rayon - c = 2pir), les pistes extrieures ont une plus grande longueur que les pistes intrieures (leur circonfrence est plus grande). Le fait que la vitesse de rotation des disques soit constante quelle que soit la piste lue/crite par la tte est donc problmatique. Sur les premiers disques durs (ST-506 par exemple) le nombre de secteurs par rotation tait indpendant du numro de piste (donc les information taient stockes avec une densit spatiale variable selon la piste). Depuis les annes 1990 et la gnralisation du zone bit recording (en), la densit denregistrement est devenue constante, avec une variation du nombre de secteurs selon la piste. Sur les premiers disques, une surface tait formate en usine et contenait les informations permettant au systme de se synchroniser (de savoir quelle tait la position des ttes tout moment). Cette surface tait dnomme servo . Par la suite, ces zones de synchronisation ont t insres entre les blocs de donnes, mais elles sont toujours formates en usine (dans la norme SCSI il existe une commande FORMAT qui renregistre intgralement toutes les informations de toutes les surfaces, elle nest pas ncessairement mise en uvre sur tous les disques). Typiquement donc, on trouvera sur chaque piste une succession de : 1. un petit espace blanc en anglais : gap : il laisse la logique du contrleur de disque une zone inutilise de cette piste du disque pendant le temps ncessaire au basculement du mode lecture au mode criture et inversement (cela permet galement de compenser de lgres drives de la vitesse de rotation des surfaces de disque) ; 2. une zone servo : elle contient des tops permettant de synchroniser la logique du contrleur de disque avec les donnes qui vont dfiler sous la tte de lecture juste aprs ;

3.

un en-tte contenant le numro du bloc qui va suivre : il tte permet au contrleur du disque de dterminer le numro de secteur que la tte de lecture va lire juste aprs (et par l de e dterminer galement si le bras portant les ttes est positionn sur la bonne piste) ;

4.

les donnes : ce qui est vritablement stock par lutilisateur du disque ;

5.

une somme de contrle permettant de dtecter/corriger des erreurs : cela fournit galement un moyen de mesurer le vieillissement du disque dur (il perd petit petit de sa fiabilit).

Format dun secteur. Il ne contient pas que les donnes stockes, mais aussi un prambule permettant de synchroniser le systme dasservissement du disque, un en tte avec lidentifiant du bloc et enfin une somme en-tte de contrle () permettant de dtecter dventuelles erreurs. tecter

Types d'interface des disques durs

Un disque dur interface SCSI.

Les interfaces des disques durs ont largement volu avec le temps dans un souci de simplic et simplicit daugmentation des performances. Voici quelques interfaces possibles : Storage Module Device (en) (SMD), trs utilise dans les annes 1980, elle tait principalement rserve pou les , pour disques de grande capacit installs sur des serveurs ; SA1000 un bus utilis en micro informatique, do le ST-506 est driv ;

ST-506, trs utilise au dbut de la micro-informatique dans les annes 1980 ; ESDI (Enhanced Small Device Interface), a succd au ST-506, quelle amliore ; Linterface IDE (ou PATA par opposition au SATA, voir plus loin), la plus courante dans les machines personnelles jusqu 2005, appele aussi ATA (AT ATTACHMENT), ne pas confondre avec S-ATA, cette dernire layant remplace ; SCSI (Small Computer System Interface), plus chre, mais offrant des performances suprieures. Toujours utilise et amliore (passage de 8 16 bits notamment, et augmentation de la vitesse de transfert, normes SCSI-1, SCSI-2, SCSI-3). Cependant, un disque dur SCSI est limit 16 partitions au maximum (contre 63 pour l'IDE9) ; SAS (Serial Attached SCSI), combine les avantages du SCSI avec ceux du Serial ATA (elle est compatible avec cette dernire) ; Serial ATA (ou S-ATA), est une interface srie, peu coteuse et plus rapide quATA (normes SATA, SATA II et SATA III), cest la plus courante dsormais (2008) ; Fibre-Channel (FC-AL), est un successeur du SCSI. La liaison est srie et peut utiliser une connectique fibre optique ou cuivre. Principalement utilise sur les serveurs.

CapacitNominaleLa capacit dun disque dur peut tre calcule ainsi : nombre de cylindres nombre de ttes nombre de secteurs par piste nombre doctets par secteur (gnralement 512). Cependant les nombre de cylindres, ttes et secteurs sont fausses pour les disques utilisant le zone bit recording (enregistrement densit constante), ou la translation dadresses LBA. Sur les disques ATA de taille suprieure 8 Go, les valeurs sont fixes 255 ttes,63 secteurs et un nombre de cylindres dpendant de la capacit relle du disque afin de maintenir la compatibilit avec les systmes dexploitation plus anciens. Par exemple avec un disque dur S-ATA Hitachi de fin 2005 : 63 secteurs 255 ttes 10 011 cylindres 512 octets/secteur =82 343 278 080 octets soi t 76,688 Gio (ou 82,343 Go).

Utilisable par les systmes

Dos et WindowsLa FAT12, introduite avec la premire version de PC-DOS, conue pour les disquettes, ne permettait d'adresser que 4086 clusters, dont la taille pouvait tre au maximum de 4096 octets sous PC-DOS 2. Il s'ensuivait une limite de fait 16 Mio10 par partition sous PC-DOS 2. Introduite avec MS-DOS 3.0, la FAT16 autorisa l'adressage de 16384 clusters de 2048 octets, soit 32 Mio par partition, avec 4 partitions maximum pour MS-DOS 3.0. Avec le DOS 4, le nombre de clusters put monter 65526, permettant des partitions de 128 Mio11 mais la taille des clusters ne pouvait toujours pas dpasser 2048 octets. MS-DOS 5 et 6 permirent l'usage de clusters plus grands, autorisant la gestion de partitions de 2 Gio avec des clusters de 32 Kio, mais ne graient pas les disques de capacit de plus de 7,88 Gio car ils employaient l'interface INT-13 CHS (AH=02h et AH=03h12) du BIOS. MS-DOS 7.0 supprima la limite 7,88 Gio par l'usage de la nouvelle interface INT-13 LBA (Enhanced Disk Drive Specification) 10, mais conservait la limitation 2 Gio par partition, inhrente FAT16 avec des clusters de 32 Kio. MS-DOS 7.1, distribut avec Windows 95 OSR/2 et Windows 98 supportrent FAT32, ramenant la limite thorique 2 Tio pour MS-DOS 7.1. Mais sur disque ATA, le pilote 32 bits de Windows 9x ne permettait que l'usage de LBA-28, et pas de LBA-48, ramenant la limite pratique la gestion de disques de 128 Gio13. Les BIOS avaient eux-mmes leurs limites d'adressage, et des limites propres aux BIOS apparurent pour les tailles de 504 Mio, 1,97 Gio14, 3,94 Gio15, 7,38 Gio16, 7,88 Gio17. Cette dernire limite 7,88 Gio ne put tre dpasse qu'en tendant l'interface BIOS INT-13 par la BIOS Enhanced Disk Drive Specification18,19 Les outils 16 bits de Microsoft ont eu leurs propres limites pour des tailles de 32 Gio20 et 6421.

LinuxCette section est vide, insuffisamment dtaille ou incomplte. Votre aide est la bienvenue !

Linux a t quelque temps limit 8 Gio pour l'IDE22.

Limite structurelleEn 2010, l'adressage ATA est limit 128 Pio par l'usage de la norme LBA-48.

Performances

Pour lire le secteur (en vert) situ sur une piste interne loppos de la tte de lecture (en rouge), il faut dplacer la tte vers lintrieur (TSeek), attendre que le bloc arrive sous la tte (TLatence) puis lire la totalit du bloc (TTransmission). Il est possible doptimiser le temps daccs en prenant en compte la vitesse de rotation pendant que la tte se dplace.

Le temps daccs et le dbit dun disque dur permettent den mesurer les performances. Les facteurs principaux prendre en compte sont : 1. le temps de latence, facteur de la vitesse de rotation des , plateaux. Le temps de latence (en secondes) est gal 60 divis par la vitesse de rotation en tours par minute. Le temps de latence moyen est gal au temps de latence divis par 2 (car on estime que statistiquement les donnes sont un demi-tour prs des ttes). Dans les premiers disques tour durs, jusquen 1970, le temps de latence tait dun tour : on devait en effet attendre que se prsente la home address address, rayon origine (12 tour) devant les ttes, puis on cherchait le ) ou les secteurs concerns partir de cette home address (12 tour). IBM munit des disques 3033 dune piste fixe entire destine ladressage, et qui liminait le besoin de home address. 2. le temps de recherche, ou seek time en anglais, est le temps que met la tte pour se dplacer jusquau cylindre choisi. Cest une moyenne entre le temps piste piste, et le plus long possible (full-stroke). 3. le temps de transfert est le temps que vont mettre les donnes tre transfres entre le disque dur et lordinateur par le biais de son interface.

Pour estimer le temps de transfert total, on additionne ces trois temps. On pourra rajouter le temps de rponse du contrleur, etc. Il faut souvent faire attention aux spcifications des constructeurs, ceux-ci auront tendance communiquer les valeurs de pointe au lieu des valeurs soutenues (par exemple pour les dbits). Voici deux disques compars. Le premier, le DEC RP07 quipait les ordinateurs DEC des annes 1970-80, tandis que le Maxtor est un disque de 3,5 pouces rcent (2004). Ils peuvent tous les deux tre considrs comme des disques haut de gamme au moment de leur mise sur le march.

DEC RP07

Maxtor Atlas 15k

Hauteur (cm)

118

2,6

Largeur (cm)

67,3

10,1

Profondeur (cm)

83,8

14,7

Masse (kg)

181

0,81

Capacit (Mo)

5,16

150 528 (150,5 Go)

Vitesse de rotation (tr/min)

3 633

15 000

Temps de latence moyen (ms)

8,3

2

Seek time piste piste (ms)

5

0,3/0,5

Seek time maximum (ms)

-

9

Seek time moyen

23

3,4/3,8

Taux de transfert maximum (Mo/s)

2,1

100

Taux de transfert soutenu (Mo/s)

-

98

Nombre de surfaces

16 + 1 servo

8

Nombre de plateaux

9

4

Secteur/piste

-

50

Octets/secteur

512

512

Interface

MASSBUS

SCSI Ultra 320

Lajout de mmoire vive sur le contrleur du disque permet daugmenter les performances. Cette mmoire sera remplie par les blocs quisuivent le bloc demand, en esprant que laccs aux donnes sera squentiel. En criture, le disque peut informer lhte qui a initi le transfert que celui-ci est termin alors que les donnes ne sont pas encore crites sur le mdia lui-mme. Comme tout systme de cache, cela pose un problme de cohrence des donnes.

Gestions des secteurs dfectueux

disque dur victime dun atterrissage : la tte de lecture est entre en contact avec le plateau.

Les anciens disques durs utilisant linterface Modified Frequency Modulation (en), comme par exemple le Maxtor XT-2190, disposaient dune tiquette permettant de rpertorier les secteurs dfectueux. Lors du formatage et donc, en vue dune prparation lutilisation, il tait ncessaire de saisir manuellement cette liste de secteurs dfectueux afin que le systme dexploitation ny accde pas. Cette liste ntait pas forcment vierge au moment de lachat. Avec le temps, les contrleurs lectroniques des disques durs ont pris en charge matriellement les secteurs dfectueux. Une zone du disque dur est rserve la r-allocation des secteurs dfectueux. Les performances sen trouvent rduite, mais le nombre de secteurs tant faible, l'effet est ngligeable pour l'utilisateur. Lusure de la couche magntique, importante sur les premiers disques durs mais de plus en plus rduite, peut causer la perte de secteurs de donnes. Le contrleur lectronique embarqu du disque dur gre la rcupration des secteurs dfectueux de faon transparente pour lutilisateur, mais linforme de son tat avec le SMART (SelfMonitoring, Analysis and Reporting Technology). Dans la grande majorit des cas, le contrleur ne tente pas une rcupration des nouveaux secteurs dfectueux, mais les marque simplement. Ils seront r-allous au prochain formatage bas-niveau des secteurs de remplacement parfaitement lisibles. Cependant, suivant le contrleur et lalgorithme utilis, la r-allocation peut avoir lieu pendant le fonctionnement. Les secteurs dfectueux reprsentent une pierre d'achoppement des sauvegardes matrielles de disques durs en mode miroir (que ce soit au moyen de doubles docks possdant un dispositif de copie matrielle hors connexion ou d'une commande comme dd en Linux), car ces secteurs peuvent exister sur un disque et non sur l'autre, ou encore tre des endroits diffrents sur chaque disque, rendant ds lors la copie matrielle imparfaite.

FormatsLes dimensions des disques durs sont normalises : 19 pouces pour les anciens disques ( interface SMD) ; 8 pouces : gnration suivante, permettant de mettre deux disques sur une largeur de baie ; 5,25 pouces : format apparu en 1980 avec le ST-506, on le trouve aussi en demi-hauteur ;

3,5 pouces est la taille standard depuis de nombreuses annes ; 2,5 pouces pour les ordinateurs portables lorigine et install sur certains serveurs depuis 2006, et qui est le format des Solid-state drives ; 1,8 pouce pour les baladeurs numriques, les ordinateurs ultraportables, certains disques durs externes. De plus petits disques existent mais entrent dans la catgorie des microdrives, avec une taille de 1 pouce. Les formats normaliss prcdents sont dfinis daprs la taille des plateaux. Il existe aussi une normalisation de la taille des botiers pour permettre aux disques durs de tous les manufacturiers de sinsrer dans tous les ordinateurs.

Disque 3 (2005).

Disque 2 (2004).

Tableau rcapitulatifTableau des facteurs de forme

Form Factor (facteur de forme)

Largeur (pouce / mm)

Longueur (pouce / mm)

Hauteur (pouce / mm)

Application

2,5 19 mm de hauteur

2,75 / 70

3,94 / 100

0,75 / 19

Les plus hautes capacits de disques 2,5 pouces, utiliss dans les ordinateurs portables

2,5 17 mm de hauteur

2,75 / 70

3,94 / 100

0,67 / 17

Disques de capacit moyenne utiliss dans certains systmes dordinateurs portables

2,5 12,5 mm de hauteur

2,75 / 70

3,94 / 100

0,49 / 12,5

Disques de faible capacit utiliss dans les ordinateurs portables de petite taille (notebooks notebooks)

2,5 9,5 mm de hauteur

2,75 / 70

3,94 / 100

0,37 / 9,50

Disques de trs basse capacit utiliss dans les ordinateurs portables de trs petite taille ()

3,5 demi-hauteur

4,0 / 101

5,75 / 146

1,63 / 41,5

Haut de gamme, disques durs haute capacit

3,5 Low-Profile

4,0 / 101

5,75 / 146

1,0 / 25,4

Disques industriels standard, forme la plus courante de disque dur

Microdrive

Microdrive (2005).

Le microdrive a t cr par IBM Il a t dvelopp puis commercialis en 1999 pour rpondre IBM. aux besoins des baladeurs numriques et surtout de la photographie numrique. Le microdrive a les dimensions dune carte mmoire CompactFlash (CF type 2) et est utilis de la ) mme manire. Sa capacit varie de 170 Mo 8 Go. Ce disque a une capacit suprieure une . carte mmoire, mais est plus cher (mcanique de prcision avec systmes antichocs), plus fragile et consomme davantage dlectri dlectricit cause de son micromoteur. Ce disque est principalement utilis dans les appareils photos professionnels et dans certainslecteurs MP3 en raison de sa capacit importante.

Depuis environ 2007, ce type de disque dur est en concurrence frontale avec les mmoire flash, qui sont moins sensibles aux chocs, car faites dlectronique pure et dont le prix diminue sans cesse.

Le disque virtuel (Ram Disque)Article dtaill : RAM Disque.

Le disque virtuel est un artifice qui permet dmuler une partition d'un disque dur partir dun espace allou en mmoire centrale. Sa cration, son effacement et son accs se font par le biais dappels systmes (le noyau doit contenir les pilotes adquats). Les temps daccs sont extrmement rapides, en revanche, par nature, la capacit d'un tel disque virtuel ne peut excder la taille de la mmoire centrale. Les donnes tant perdues si la mmoire nest plus alimente lectriquement, on crit en gnral sur un disque virtuel des fichiers en lecture seule, copies de donnes sur disque, ou des fichiers intermdiaires dont la perte importe peu, par exemple pour le rangement de donnes trs souvent consultes (par exemple les fichiers d'extension .h en langage C) ; le rangement de fichiers intermdiaires de compilation (par exemple les fichiers d'extension .o ).

Les concurrents du disque dur classiqueLe Solid State DriveArticle dtaill : Solid State Drive.

Un SSD (pour Solid State Drive) a extrieurement lapparence dun disque dur classique, y compris linterface, mais est constitu de plusieurs puces de mmoire flash et ne contient aucun lment mcanique. Par rapport un disque dur, les temps daccs sont trs rapides pour une consommation gnralement infrieure23, mais lors de leur introduction, leur capacit tait encore limite 512 Mo. En 2009, on trouve des modles de 128 Go des prix denviron 350 $ ce qui reste nettement plus cher quun disque dur ; mi 2011, on trouve des SSD de 128 Go moins de 200 euros, et la capacit des SSD disponibles dpasse dsormais 1 To. Depuis 2008, on voit la commercialisation de portables (gnralement des ultra portables) quips de SSD la place du disque dur, par la plupart des grands constructeurs (Apple, Sony, Dell, Fujitsu, Toshiba). Ces modles peuvent tre utiliss par exemple dans un autobus, ce qui serait dconseill pour un modle disque dur physique, la tte de lecture risquant alors d'entrer en contact avec le disque et d'endommager l'un comme l'autre.

Le disque dur hybride mi-chemin entre le disque dur et le SSD, les disques durs hybrides sont des disques chemin , magntiques classiques accompagns dun petit module de mmoire Flash. Dvelopp en priorit pour les portables, lavantage de ces disques est de rduire la consommation dnergie, daugmenter la vitesse de dmarrage et daugmenter la dure de vie du disque dur. Lorsquun ordinateur portable quip dun disque hybride a besoin de stocker des donnes, en quip fait, il les range temporairement dans la mmoire Flash ce qui vite aux pices mcaniques de se mettre en route. Lutilisation de la mmoire Flash devrait permettre damliorer de 20 % les charge chargements et le temps de dmarrage des PC. Les PC portables devraient eux profiter dune augmentation dautonomie de 5 15 %, ce qui pourrait se traduire par un gain de 30 minutes sur les dernires gnrations de PC portables.[rf. souhaite]

Fabricants

vue interne dun Seagate Medalist ST33232A.

Le nombre de fabricants de disques durs est assez limit de nos jours, en raison de divers rachats ou fusions dentreprises, voire labandon par certaines entreprises de cette activit. Les fabricants historiques sont : Samsung - activit disques dur rachete par Seagate en avril 2011 pour un montant de 1,375 milliard de dollars ; Bull priphriques ; CDC (Imprimis) ; Conner Peripherals ; Hewlett-Packard ; Hitachi GST, rachet par Western Digital en mars 201124 IBM - l'activit disque dur IBM a t acquise par Hitachi en janvier 2003 ; Maxtor - rachet par Seagate en dcembre 2005 ;

Micropolis ; NEC ; Quantum - rachet par Maxtor en avril 2001 ; Storage Technology ; Tandem ; Univac. Cornice faillite en 2007 ; ExcelStor (en) ; Fujitsu ; la fin 2011, les fabricants restants sont : Seagate ; Toshiba ; Western Digital.

Notes et rfrences1. http://www.presence-pc.com/actualite/thailande-western-disque45871/ [archive] 2. Gilbert Kallenborn, Seagate a livr son milliardime disque dur , dans01net Pro, 25 avril 2008 [texte intgral [archive]]. 3. http://www.commentcamarche.net/contents/histoire/disque.php3 [archive]

4.

Bruno Cormier, Cest fait : Hitachi lance le premier disque dur de1 000 Go , dans PC INpact, 5 janvier 2007 [texte intgral [archive]].

5.

Western Digital lance le premier disque dur 2 To , dans ConfigsPC.com, 27 janvier 2009 [texte intgral [archive]].

6.

Guillaume Mandier, Seagate lance le premier disque dur de 3 To, mais quoi bon ? , dans Clubic, 30 juin 2010 [texteintgral [archive]].

7.

http://www.hardware.fr/news/12011/4-to-hitachi-gst-disponiblejapon.html [archive]

8.

Etienne Jean de la Perle, Premier disque dur portable de 200 Go chez Toshiba , dans Communiqus de presse Toshiba, 17 avril 2007 [texte intgral [archive]].

9.

(fr) http://www710.univlyon1.fr/~jciehl/Public/MAN/man8/fdisk.8.html [archive]

10. a et b http://support.microsoft.com/kb/69912 [archive]

11. (en)Older Size Barriers [archive], PC Guide, Charles M. Kozierok 12. (en)Int 13/AH=02h [archive], Computer Tyme 13. (en)48-bit LBA and Windows 98, 98 SE, Me [archive], 48bitLBA.com 14. Les limitations : nostalgeek [archive], tom's hardware, Pierre Dandumont, 22 septembre 2010 15. (en)The 8,192 Cylinder (3.94 GiB / 4.22 GB) Barrier [archive], PC Guide, Charles M. Kozierok 16. (en)The 8,192 Cylinder (3.94 GiB / 4.22 GB) Barrier [archive], PC Guide, Charles M. Kozierok 17. (en)The Int 13 Interface (7.88 GiB / 8.46 GB) Barrier [archive], PC Guide, Charles M. Kozierok 18. (en)Int 13/AH=41h/BX=55AAh [archive], Computer Tyme 19. (en)BIOS Enhanced Disk Drive Services 4.0 [archive], Intel Corporation, Rob Strong, 19 aot 2008 20. http://support.microsoft.com/kb/468497/fr [archive] 21. http://support.microsoft.com/kb/263044 [archive] 22. Limite de Linux pour l'IDE 8 Gio [archive], Andries Brouwer, 26 janvier 2007 23. Patrick Schmid et Aachim Roos, SSD VS disques durs : lesquels consomment vraiment moins ? , dans Toms Hardware, 21 juillet 2008[texte intgral [archive]]. 24. Western Digital rachte la division disques durs d'Hitachi [archive]

Voir aussiSur les autres projets Wikimedia : Disque dur, sur Wikimedia Commons

Articles connexesClusters NAS RAID SAN SSD JBOD Baie de stockage

Liens externesEncyclopdie des disques durs 100 ans denregistrement magntique selon IBM, sur le site dIBM [vido] Fonctionnement dun disque dur (vido au format mp4 de 85 Mo) Article sur les disques durs, rsum des principales notions , Le premier disque dur[masquer] vdm

Types de mmoires de masseActuelles Obsoltes Disque dur Disque optique (CD, DVD, Blu-ray) Lecteur de bande magntique SSD Mmoire flash ( (CF, MMC,MS, SD, xD) Mmoire holographique

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Dernire modification de cette page le 28 dcembre 2011 14:42. Droit d'auteur : les textes sont disponibles sous licence Creative Commons paternit partage lidentique ; dautres conditions peuvent sappliquer. Voyez les conditions dutilisation pour plus de dtails, ainsi que les crdits graphiques. En cas de rutilisation des textes de cette page, voyez comment citer les auteurs et mentionner la licence. Wikipedia est une marque dpose de la Wikimedia Foundation, Inc.,

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