Comment fonctionne un disque dur

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Judit Llordes
@juditllordes

Comment fonctionne le disque dur

Comprendre comment fonctionne un disque dur c'est moins complexe que vous ne le pensez, laissez-moi vous l'expliquer. Vous pouvez considérer un disque dur comme un ou plusieurs plateaux, généralement verre, aluminium ou même un mélange de céramique et verre, positionnés parallèlement les uns aux autres, et revêtus d'un matériau ferromagnétique (tel que le cobalt) sur lequel les données sont stockées et lues, sous la forme de peu (i.e. 0 et 1), et que grâce à l'utilisation de têtes magnétiques qui effleurent la surface du disque et changent sa polarité, y stockent des informations.



De nos jours, la principale interface utilisée pour connecter les disques durs et les ordinateurs est la SATA (Attachement de technologie avancée série, c'est-à-dire la technologie avancée de liaison série), qui n'utilise que deux câbles pour le transfert de données, un pour lecontribution (l'entrée) et l'autre pour lesortie (La sortie).

En termes de taille, il existe des disques durs de 2,5 pouces e 3,5 pouces. Les premiers sont principalement utilisés dans les ordinateurs portables (qui maintenant, comme déjà mentionné, utilisent presque toujours des SSD et non plus des disques mécaniques) car ils sont plus petits; les 3,5 ", en revanche, sont plus gros et sont principalement utilisés sur les PC de bureau (fixes).

Caractéristiques physiques

Les disques durs mécaniques (HDD) se distinguent par plusieurs facteurs, tels que le temps d'accès aux données, en fonction de la vitesse de rotation des plateaux (qui est normalement indiquée par l'acronyme RPM, de l'anglais Révolution pour la minute, ou tours par minute), le capacité de stockage et la taux de transfert de données maximal. Laissez-moi vous expliquer ce qu'ils représentent.



  • Temps d'accès - comme prĂ©vu, le temps d'accès dĂ©pend de la vitesse Ă  laquelle les tĂŞtes magnĂ©tiques sont capables de capter une donnĂ©e. Mais qu'est-ce que la vitesse de rotation a Ă  voir lĂ -dedans ? Eh bien, plus le disque tourne vite, plus vite la tĂŞte pourra lire les donnĂ©es Ă  l'intĂ©rieur du plateau, car il faudra une rotation complète du disque Ă  chaque fois pour atteindre les donnĂ©es. Sur le marchĂ© il existe des disques durs avec diffĂ©rentes vitesses de rotation : mĂ©diament, et pour un usage domestique 5.400 o 7.200 rpm peut ĂŞtre plus que suffisant, mais vous pouvez trouver des disques avec une vitesse de rotation mĂŞme Ă©gale Ă  15.000 tr/min. Le temps d'accès au disque pour lire une seule donnĂ©e est Ă©gal Ă  quelques millisecondes.
  • CapacitĂ© de stockage - vous aurez dĂ©jĂ  devinĂ© ce que reprĂ©sente cette voix, et vous avez certainement raison ; le nombre d'octets (un octet est composĂ© de 8 bits) pouvant ĂŞtre sauvegardĂ©s sur un disque dur dĂ©pend de la capacitĂ© de stockage. Normalement, nous considĂ©rons la taille des disques durs de l'ordre de grandeur de Gigabyte, mais il est aussi possible de trouver des modèles avec des capacitĂ©s de quelques TĂ©raoctets sur des stores comme Amazon.
  • Vitesse de transfert - la vitesse de transfert, quant Ă  elle, fait rĂ©fĂ©rence Ă  la quantitĂ© d'informations que le disque est capable de lire ou d'Ă©crire en une milliseconde, et est influencĂ©e par la vitesse de rotation du disque et par la densitĂ© de stockage, c'est-Ă -dire par la quantitĂ© de donnĂ©es peut ĂŞtre physiquement stockĂ© dans une certaine zone du disque.

Avez-vous déjà l'impression que votre tête fume? Je sais, c'est beaucoup d'informations, mais en relisant attentivement ce que j'ai écrit, peut-être deux ou trois fois, je suis sûr que ce ne sera pas un problème pour vous de comprendre les concepts que j'ai décrits.



Organisation logique

Passons maintenant à la structure logique d'un disque, à savoir le système de fichiers, qui n'est rien de plus que le mode utilisé par le système d'exploitation pour organiser les fichiers dans la mémoire de masse. Grâce à cela, le système d'exploitation est capable de lire et d'écrire physiquement des données sur le disque, en les affectant aux fichiers de l'ordinateur. Tu sais le formatazione? Eh bien, c'est la procédure par laquelle vous "zéro" un disque (ou une partie logique de celui-ci, appelée partition) et configurez un système de fichiers dessus.

Il faut savoir qu'il existe différents types de systèmes de fichiers, avec des caractéristiques et des performances différentes, et qu'ils varient en fonction du système d'exploitation sur lequel ils sont utilisés ; parmi les plus pérennes et les plus utilisées, je voudrais souligner le FAT32, compatible avec pratiquement tous les appareils et systèmes d'exploitation, mais désormais obsolète et plein de limitations (il ne permet pas de sauvegarder des fichiers de plus de 4 Go chacun et est sujet à une fragmentation excessive qui ralentit ses performances à long terme) ; NTFS (New Technology File System) c'est plutôt le système de fichiers par défaut des systèmes Windows modernes et, bien qu'il soit sujet à la fragmentation, il garantit des performances nettement supérieures à FAT32 et n'a pas de limites strictes sur la taille des fichiers. Il est pris en charge par de nombreux systèmes d'exploitation et périphériques, mais dans certains cas, comme sur les Mac, il est nécessaire d'utiliser des pilotes spéciaux pour activer la prise en charge de l'écriture.


EXFAT c'est une évolution de FAT32 sans limites strictes sur la taille des fichiers et sans problèmes de fragmentation excessive : il est moins supporté que FAT32, mais avec une compatibilité en lecture et écriture plus transversale que NTFS ; PASA e HFS + sont les systèmes de fichiers utilisés par macOS (excellents, mais peu compatibles avec Windows, sauf si vous installez des pilotes externes), tandis que EXT2, EXT3 ed EXT4 sont les systèmes de fichiers utilisés par Linux, qui sont également assez limités en termes de compatibilité dans d'autres environnements mais avec d'excellentes performances.


Maintenant, pour vous aider à mieux comprendre l'organisation d'un disque dur, je vais vous expliquer quels sont les éléments qui composent la structure logique d'un disque dur, préparez-vous !

  • piste - traite chaque plaque Ă  l'intĂ©rieur du disque comme un ensemble d'anneaux concentriques. Chaque anneau est considĂ©rĂ© comme une trace.
  • secteur - le disque est encore divisĂ© en « segments », gĂ©nĂ©ralement de taille variable allant de 32 B Ă  4 Ko, qui avec les pistes reprĂ©sentent les secteurs d'une piste ou vice versa.
  • Grappe - un cluster est l'ensemble des secteurs adjacents, donc prĂ©sents sur une mĂŞme piste et contigus.
  • cylindre - est l'ensemble de toutes les traces, Ă  la mĂŞme distance du centre, de chaque plaque.

Ces éléments permettent au disque de lire les données grâce à un système dit de coordonnées CHSou Culasse-Sector (cylindre, culasse et secteur).

Si vous êtes intéressé par l'achat d'un disque dur interne, j'ai rédigé un guide pour vous aider dans votre choix ou, si vous souhaitez le faire en premier, je vous laisse ci-dessous quelques disques durs parmi les meilleurs en rapport qualité/prix.

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Comment fonctionne le disque dur externe

Fondamentalement, un disque dur externe il est presque identique à un système interne : sur le plan physique et logique, ils sont pratiquement la même chose, mais il existe des différences substantielles qui rendent les deux systèmes adaptés à des circonstances différentes.

En termes de performances et de taille, les deux ne diffèrent pas particulièrement. En termes de connexion, cependant, il existe des différences substantielles. Au lieu de l'attaque SATA, les disques externes utilisent leUSB: vous pouvez donc vous connecter à n'importe quel ordinateur ou appareil équipé de ce port et échanger des fichiers avec lui (tant qu'il utilise un système de fichiers compatible). Dans certains cas, dans le cas de disques externes 3.5", il peut également être nécessaire de se connecter à l'alimentation.

La vitesse de transfert des données sur les disques externes est également affectée par la version de l'interface USB utilisée : la plupart des ordinateurs et des disques prennent en charge la norme USB 3.2 qui promet une vitesse de transfert de données de 5 Gigabit/s (625 Mo par seconde), mais lorsqu'il est connecté à des appareils qui ne prennent en charge que l'ancienne norme USB 2.0 ils voyagent jusqu'à 480 Mbits/s (60 Mo par seconde). Pour un aperçu complet des normes USB actuellement disponibles, je vous laisse mon guide dédié aux clés USB.

Il existe également des disques prenant en charge l'interface Coup de tonnerre, qui est maintenant principalement utilisé via des ports de type et des connecteurs USB-C (ceux plus aplatis que les connecteurs USB-A classiques et qui peuvent être insérés dans les deux sens), alors qu'au début il utilisait des ports et des connecteurs en Mini DisplayPort (MDP). Cette interface est supportée par certains ordinateurs haut de gamme et garantit des taux de transfert de données jusqu'à 40 Gbit/s (5 Go/s).

Si vous ne savez pas exactement comment fonctionne un disque dur, je vous invite à relire ce que j'ai écrit dans le chapitre précédent. Je vous laisse également mon guide d'achat sur les disques durs externes, si vous avez besoin d'en acheter un (vous trouverez ci-dessous quelques modèles, parmi les plus intéressants du moment).

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Comment fonctionne le disque dur SSD

Maintenant, comme annoncĂ©, passons brièvement Ă  SSD. Je commence par prĂ©ciser que la dĂ©finition de « disque dur SSD Â» est en fait incorrecte, puisque SSD indique une technologie complètement diffĂ©rente.

Un disque SSD, ou disque dur, est une unitĂ© de stockage de masse qui diffère des disques durs normaux et plus anciens grâce Ă  sa vitesse et ses performances plus Ă©levĂ©es, mais au prix d'une capacitĂ© moindre par rapport au prix (mĂŞme si ceux-ci diminuent rapidement) et une durĂ©e de vie « prĂ©dĂ©terminĂ©e Â» , comme avec les limites d'Ă©criture maximales prises en charge (bien que difficile Ă  atteindre en utilisation standard).

Je commence par vous parler de la différence substantielle qui distingue les deux technologies, à savoir l'utilisation de mémoire flash. En effet, dans le disque dur, des têtes magnétiques sont utilisées pour lire et écrire des données, tandis que dans l'autre cas, grâce à cette technologie Flash NAND, les données sont stockées à l'intérieur de cellules mémoires constituées de matériaux semi-conducteurs capables de conserver la charge électrique à l'intérieur même en l'absence d'alimentation de l'ordinateur, tout comme les mémoires RAM, à la seule différence que cette dernière est une mémoire volatile, et par conséquent dans le absence d'alimentation les cellules sont réinitialisées.

La lecture des données s'effectue grâce à ce principe, un contrôleur de disque interne se charge de vérifier l'état de chaque cellule, qui si elle contient une charge électrique représentera un 1, s'il n'y a pas de tension présente, à la place, il en renverra une 0.

Cette technologie est "nuisible" pour le disque, car au prix d'une meilleure vitesse d'accès, grâce à la reprogrammation constante des cellules mémoire, le matériau semi-conducteur a tendance à s'user et à perdre sa capacité à économiser sa charge et par conséquent à stocker efficacement des données. .

En résumé : les SSD ont des limites (aujourd'hui difficiles à atteindre même en utilisation intensive), mais ils offrent tellement d'avantages - en termes de performances, de résistance et de praticité - qu'ils supplantent à juste titre les disques mécaniques.

Les SSD internes (il en existe aussi des portables, comme les disques durs mécaniques) peuvent être connectés via l'interface SATA classique ou via Interface M.2, beaucoup plus rapide, qui utilise les connecteurs de la norme PCI Express Mini Card.

Si vous souhaitez plus d'informations Ă  ce sujet et/ou souhaitez acheter un nouveau disque SSD, ce guide que j'ai Ă©crit Ă  ce sujet pourrait vous aider, ou bien essayez de jeter un Ĺ“il aux produits ci-dessous.

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Il existe également des entraînements hybrides, appelés Sshd (Disque hybride à semi-conducteurs), qui combinent une partie de la mémoire flash avec un disque mécanique pour correspondre à la vitesse d'accès aux données d'un disque solide avec la plus grande capacité d'un disque dur. Ils sont idéaux pour économiser quelques euros et garder une partie du disque (la mécanique) pour le stockage des données et profiter de la vitesse de la partie SSD pour installer le système d'exploitation et les applications.

Comment fonctionne le disque dur réseau

Il existe un autre système de stockage de données, appelé NAS (Stockage en réseau), qui permet de configurer un serveur à l'intérieur du réseau sur lequel stocker les fichiers et les rendre accessibles aux utilisateurs à l'intérieur (ou même à l'extérieur) du réseau, permettant ainsi également la sauvegarde à distance.

Il utilise un ou plusieurs disques durs internes sur lesquels les fichiers sont stockĂ©s sur le rĂ©seau, permettant aux diffĂ©rents appareils qu'il contient d'y accĂ©der Ă  tout moment. Les principales utilisations sont le partage de contenus multimĂ©dia, pour regarder des vidĂ©os depuis la Smart TV ou le tĂ©lĂ©phone portable, la crĂ©ation d'un serveur Ftp (Protocole de transfert de fichiers) pour le transfert de fichiers Ă  distance, ou pour la sauvegarde automatique des donnĂ©es ; dans ce cas on parle d'un système RAID (RĂ©seau redondant de disques indĂ©pendants), ou Ensemble redondant de disques indĂ©pendants. Il existe, Ă  cet Ă©gard, divers systèmes RAID : permettez-moi d'en illustrer quelques-uns.

  • RAID 0 - dans ce cas, deux disques durs sont utilisĂ©s pour crĂ©er un seul disque logique, stockant les donnĂ©es Ă  l'intĂ©rieur. Si l'un des deux disques tombait en panne, les donnĂ©es seraient rendues inaccessibles.
  • RAID 1 - il utilise un principe appelĂ© mirroring, c'est-Ă -dire qu'il « met en miroir » les donnĂ©es stockĂ©es sur un disque dans un autre. Pour ce système, vous avez besoin de deux disques durs, sur lesquels les mĂŞmes donnĂ©es seront stockĂ©es en parallèle. Par consĂ©quent, si l'un des deux disques se brise et rend les donnĂ©es inaccessibles, il y aura une copie d'entre eux dans l'autre.
  • RAID 5 - c'est un mĂ©lange des deux systèmes prĂ©cĂ©dents, grâce Ă  l'utilisation d'un troisième disque de paritĂ©, les donnĂ©es stockĂ©es sont sĂ©curisĂ©es en cas de panne d'un des pilotes. Si deux disques sont cassĂ©s, les donnĂ©es seront perdues.

Si vous souhaitez savoir comment configurer votre système NAS au sein de votre réseau domestique, j'ai écrit un guide à ce sujet qui pourrait être juste pour vous, je vous recommande fortement de le consulter !

Il y a aussi quelques disque dur réseau vendus à l'unité et qui, connectés uniquement à votre routeur, vous permettent de partager des données sur le réseau. Certains routeurs permettent également de transformer n'importe quel disque dur USB en lecteur réseau, simplement en le connectant à son port USB et en activant le partage de données depuis le panneau de gestion. Plus d'infos ici.

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