Disques durs

Lecture et écriture de données

La chose la plus importante concernant la mémoire n’est pas de pouvoir stocker des informations mais de pouvoir les retrouver plus tard. Imaginez que vous stockez un clou de fer magnétisé dans une pile de 1,6 million de millions de clous identiqueset vous aurez une idée des problèmes que votre ordinateur pourrait rencontrer s’il n’utilisait pas une méthode très méthodique pour classer ses informations.

Lorsque votre ordinateur stocke des données sur son disque dur, il ne se contente pas de jeter des clous magnétisés dans une boîte, pêle-mêle. Les données sont stockées de manière très ordonnée sur chaque plateau. Chaque piste est divisée en zones plus petites appelées secteurs. Une partie du disque dur stocke une carte des secteurs qui ont déjà été utilisés et d’autres qui sont encore libres. (Sous Windows, cette carte s’appelle la table d’allocation des fichiers ou FAT.) Lorsque l’ordinateur souhaite stocker de nouvelles informations, il consulte la carte pour trouver des secteurs libres, puis il demande à la tête de lecture-écriture de se déplacer sur le plateau jusqu’au bon emplacement et d’y stocker les données. Pour lire l’information, le même processus s’exécute en sens inverse.

Comment un ordinateur électronique manipule-t-il tout le tralala mécanique d’un disque dur ? Il existe entre eux une interface (un équipement de connexion) appelée contrôleur.C’est un petit circuit qui actionne les actionneurs, sélectionne des pistes spécifiques pour la lecture et l’écriture, et convertit les flux parallèles de données provenant de l’ordinateur en flux sériels de données écrites sur le disque (et vice versa). Les contrôleurs sont soit intégrés dans la carte de circuit imprimé propre au lecteur de disque, soit font partie de la carte principale de l’ordinateur (carte mère).

Avec autant d’informations stockées dans un si petit espace, un lecteur de disque dur est une pièce d’ingénierie remarquable. Cela présente des avantages (par exemple, la possibilité de stocker 500 CD sur votre iPod), mais aussi des inconvénients, l’un d’entre eux étant que les disques durs peuvent se dérégler s’il y a de la saleté ou de la poussière à l’intérieur. Un minuscule morceau de poussière peut faire rebondir la tête de lecture-écriture, s’écraser sur le plateau et endommager son matériau magnétique. C’est ce qu’on appelle un crash de disque (ou crash de tête), qui peut (mais pas toujours) entraîner la perte de toutes les informations contenues sur un disque dur. Un crash de disque se produit généralement de manière inattendue, sans aucun avertissement. C’est pourquoi vous devriez toujours conserver des copies de sauvegarde de vos documents et fichiers importants, soit sur un autre disque dur, sur un disque compact (CD) ou un DVD, ou sur une clé USB.

Photo: La tête de lecture-écriture sur un disque dur. 1) Le bras actionneur fait pivoter la tête d’avant en arrière pour qu’elle soit dans la bonne position sur le disque. 2) Seule la minuscule partie extrême du disque dur lit et écrit réellement sur le plateau. Gardez à l’esprit que la moitié de ce que vous voyez sur la deuxième photo est une réflexion sur la surface brillante du disque dur !

Qui a inventé le disque dur ?

Comme beaucoup d’innovations dans l’informatique du 20ème siècle, les disques durs ont été inventés chez IBM comme un moyen de donner aux ordinateurs une mémoire « à accès aléatoire » rapidement accessible. Le problème avec les autres dispositifs de mémoire informatique, comme les cartes perforées et les bobines de bande magnétique, est qu’on ne peut y accéder que de manière sérielle (dans l’ordre, du début à la fin), donc si le bit de données que vous voulez récupérer se trouve quelque part au milieu de votre bande, vous devez lire ou balayer l’ensemble, assez lentement, pour trouver ce que vous voulez. Tout est beaucoup plus rapide avec un disque dur, qui peut déplacer sa tête de lecture-écriture très rapidement d’une partie du disque à l’autre ; on peut accéder à n’importe quelle partie du disque aussi facilement qu’à n’importe quelle autre. Le premier disque dur a été développé par Reynold B. Johnson d’IBM et annoncé le 4 septembre 1956 sous le nom d’unité de stockage sur disque IBM 350.

Les ingénieurs d’IBM ont également été les pionniers des disquettes, qui étaient des disques magnétiques amovibles emballés dans des boîtiers en plastique robustes (à l’origine, 20 cm ou 8 pouces de diamètre et enveloppés dans des manchons en plastique souple ; plus tard, 133 mm ou 5,25 pouces de diamètre et emballés dans des boîtiers en plastique résistant). Mis au point par Warren Dalziel d’IBM en 1967 et commercialisés pour la première fois en 1971, ils sont devenus extrêmement populaires dans les micro-ordinateurs (les précurseurs des PC) à la fin des années 1970 et au début des années 1980, mais sont aujourd’hui obsolètes. Avec une capacité de stockage de seulement 1,44 Mo, ils ont été complètement supplantés par les « lecteurs » flash USB qui offrent des centaines ou des milliers de fois plus de mémoire dans une minuscule clé en plastique d’une fraction de la taille.

Artwork : Le disque dur original. Les ingénieurs d’IBM ont développé cette mémoire magnétique révolutionnaire (qui, en langage IBM, était appelée DASD, prononcé « das-dee »), par un processus d’amélioration continue à partir du début des années 1950 et ont obtenu leur brevet final sur la conception en 1970. Vous pouvez voir que le mécanisme de lecture-écriture de base est exactement le même que celui des lecteurs actuels : il y a plusieurs plateaux (bleu clair) composés de secteurs individuels (bleu foncé) sur lesquels on peut écrire ou lire grâce à plusieurs têtes de lecture-écriture (rouge) montées aux extrémités d’actionneurs coulissants (orange). Les plateaux sont mis en rotation par une poulie et un moteur (vert), tandis que les actionneurs sont entraînés par des engrenages et un moteur (jaune). La principale différence entre ce lecteur et un lecteur moderne est l’incroyable quantité de machines complexes qu’il contenait (que vous pouvez lire en détail dans le brevet original). Extrait du brevet américain 3,503,060 : Dispositif de stockage sur disque magnétique à accès direct par William Goddard et John Lynott, IBM Corporation, 24 mars 1970, avec l’aimable autorisation de l’US Patent and Trademark Office, avec des couleurs ajoutées pour plus de clarté.

Disques durs et SSD comparés

Les disques durs sont éprouvés, de grande capacité et bon marché, mais ils ont aussi beaucoup d’inconvénients. L’un d’entre eux est le temps qu’il faut à la tête de lecture-écriture pour se rendre au bon endroit du disque afin d’accéder aux informations souhaitées. Le poids d’un disque dur et sa consommation d’énergie relativement élevée sont également des problèmes, en particulier dans les appareils mobiles tels que les tablettes et les smartphones. La fiabilité est un autre problème. Comme vous l’aurez compris, un disque dur est une merveilleuse pièce d’ingénierie de précision comportant de nombreuses pièces mobiles complexes. Il pourrait facilement fonctionner pendant 20 ans sans le moindre problème. Mais là encore, si vous avez déjà subi un crash de tête de disque dur (une panne mécanique grave causée par quelque chose comme de la saleté sur l’un des plateaux de votre disque dur ou un choc mécanique soudain), et perdu tout ce que vous avez jamais stocké sur votre ordinateur, ce n’est pas rassurant : vous saurez qu’un disque dur se désamourera instantanément de vous si vous le traitez avec moins de soin qu’il ne le mérite.

Photo : Les disques SSD fabriqués avec des puces de mémoire (ci-dessus) sont en train de remplacer les disques durs (ci-dessous).

Tous ces problèmes – poids, consommation d’énergie, temps d’accès et fiabilité – peuvent être résolus en utilisant des disques à état solide (SSD), qui utilisent généralement des puces de mémoire flash au lieu de plateaux magnétiques tournants. Les fabricants d’ordinateurs délaissent les disques durs au profit des disques SSD depuis au moins dix ans, en grande partie en raison de la tendance à délaisser les ordinateurs de bureau au profit des appareils mobiles. Les iPods d’Apple sont un bon exemple de la façon dont les temps ont changé. Les iPods « classiques » originaux, lancés en 2001, ne sont guère plus que des disques durs, des cartes son et des batteries (vous pouvez voir à quoi ressemble un disque dur d’iPod sur les photos ci-dessus) ; le disque dur, en particulier, était une excuse évidente pour la défaillance si vous les emportiez pour faire du jogging ou les balanciez dans votre sac. Avec l’iPod Touch, lancé en 2007, Apple a opté de manière décisive pour la technologie SSD, rendant les lecteurs de musique plus fins et plus légers dans votre poche, moins sujets aux défaillances mécaniques et offrant une bien meilleure autonomie. Vous êtes plus susceptible d’user les boutons ou de fissurer l’écran d’un iPod ou d’un iPhone moderne que d’endommager les puces mémoire à l’intérieur.

Voici une comparaison très rapide entre les disques durs (HDD) traditionnels et les SSD sur quelques mesures clés :

Pas de compétition ? Les SSDs gagnent haut la main ? Pas si vite ! Si vous cherchez à acheter le plus de stockage possible pour le moins d’argent possible, et que vous êtes moins pointilleux sur des choses comme la consommation d’énergieet la vitesse, les disques durs traditionnels restent le meilleur rapport qualité-prix. En 2020, les disques SSD sont encore un peu plus chers par gigaoctet que les disques durs traditionnels, bien qu’il y ait de grandes variations de prix entre les différents types de disques SSD et que la différence entre les disques SSD et les disques durs se réduise d’année en année. Ne vous attendez pas à ce que les disques durs traditionnels disparaissent avant que cette différence de prix ne se réduise considérablement!