Mémoire de masse - Comprendre le disque dur

Objectifs d'apprentissage

• Comprendre la structure et le fonctionnement d'un disque dur, y compris ses composants principaux.
• Maîtriser les principes du stockage magnétique et les technologies utilisées pour la lecture et l'enregistrement des données.
• Identifier les caractéristiques techniques essentielles d'un disque dur (format, interface, vitesse de rotation, taux de transfert, mémoire cache, temps d'accès).
• Évaluer les mécanismes de sécurité et de fiabilité des disques durs, tels que SMART et MTBF.
• Explorer les évolutions futures des technologies de stockage de masse.

Public cible

Ce cours s'adresse aux étudiants en informatique, aux techniciens en maintenance hardware, aux passionnés de technologie ainsi qu'à toute personne souhaitant approfondir ses connaissances sur les mémoires de masse, en particulier les disques durs. Une compréhension de base des composants informatiques est recommandée.

INTRODUCTION

Les disques durs (HDD) sont des dispositifs de stockage de masse essentiels dans les systèmes informatiques modernes. Ils permettent de conserver des données de manière permanente, même lorsque l'ordinateur est éteint. Ce cours explore en détail leur fonctionnement, leur structure et leurs caractéristiques techniques.

CONSTITUTION

Un disque dur est composé de plusieurs éléments clés : des plateaux magnétiques rotatifs, des têtes de lecture/écriture, un moteur de rotation et une carte électronique de contrôle. Les plateaux, recouverts d'une couche magnétique, stockent les données sous forme binaire. Les têtes, montées sur un bras articulé, lisent et écrivent les données en survolant les plateaux à une distance infime.

LECTURE ET ENREGISTREMENT

Principe du stockage magnétique

Les données sont stockées sous forme de zones magnétisées sur les plateaux. Les têtes de lecture/écriture modifient l'orientation magnétique de ces zones pour représenter les bits (0 ou 1). La lecture consiste à détecter ces variations magnétiques.

Technologie utilisées

Les disques durs modernes utilisent des technologies avancées comme l'enregistrement magnétique perpendiculaire (PMR) ou l'enregistrement magnétique à héliçon (HAMR) pour augmenter la densité de stockage. Les interfaces courantes incluent SATA et SAS pour les connexions.

CARACTERISTIQUES A RETENIR

Format

Les disques durs existent principalement en formats 3,5 pouces (pour les ordinateurs de bureau) et 2,5 pouces (pour les portables).

Interface

Les interfaces SATA (Serial ATA) et NVMe (pour les SSD) sont les plus répandues. Les anciennes interfaces comme IDE sont obsolètes.

Vitesse de rotation

Elle varie généralement entre 5400 et 7200 tr/min pour les modèles grand public, et jusqu'à 15000 tr/min pour les serveurs. Une vitesse élevée améliore les performances.

Taux de Transfert

Exprimé en Mo/s, il dépend de l'interface et de la vitesse de rotation. Les disques SATA III offrent des débits théoriques jusqu'à 600 Mo/s.

Mémoire cache

Une mémoire tampon (8 à 256 Mo) permet de stocker temporairement les données fréquemment utilisées, réduisant les temps d'accès.

Le temps d'accès (Latence)

Il inclut le temps de positionnement des têtes (seek time) et la latence rotationnelle. Un temps d'accès faible améliore la réactivité.

SECURITE DES DISQUES DURS

SMART (Self-Monitoring Analysis and Reporting Technology)

Ce système surveille l'état du disque (température, erreurs, secteurs défectueux) et alerte en cas de risque de défaillance.

MTBF (Mean Time Between Failures)

Indicateur de fiabilité estimant la durée moyenne avant une panne. Typiquement de 500 000 à 1 million d'heures pour les disques professionnels.

L’AVENIR

Les disques durs traditionnels coexistent avec les SSD, plus rapides mais moins capacitatifs. Les technologies émergentes comme le HAMR ou le MAMR (Microwave-Assisted Magnetic Recording) pourraient prolonger leur domination dans le stockage haute capacité.