Ordinateurs et soutien technique

Cours 1 disque dur

Objectifs

Comprendre les principes et les caractéristiques d'un disque

Identifier et surligner les éléments importants dans une documentation technique d'un disque dur en particulier.

Adresse du document PDF:http://www.fel.fujitsu.com/support/disk/manuals/product_manual__m80_.pdf

Organiser vos notes dans un fichier PowerPoint commenté.

Introduction définitionLe disque dur (ou mémoire de masse) • est un composant • permettant le stockage d’informations binaires 

Le stockage de l’information dépend du support:

Le développement des disques durs s’est fait autour d’ordinateurs mais on en trouve maintenant dans de nombreux objets qui nécessitent de stocker de l’information.

Magnétique Electronique (Flash)

Ecriture Changement de la polarité magnétique d'une surface ferro-magnétique

Capture et libération d'électrons dans une grille de cellule

Lecture Mesure de la polarité Mesure de la charge de la cellule

Historique

• 1956, invention par Reynold Johnson du RAMAC 350, 1 tonne, 1200 tpm, 5 MO

• 1979, premier disque Seagate, 5 MO, 1500 $ (300 $/MO)

• 1979, la société Shugart invente le Small Computer System Interface (SCSI)

• 1980 Toshiba (Dr. Masuoka) invente la mémoire Flash

• 1986, Western Digital invente l’Integrated Drive Electronics (IDE ou ATA ou P-ATA)

• 1995, M-Systems commercialise le premier disque SSD

• 2003, définition de la norme Serial Advanced Technology Attachment (S-ATA)

• 2009, OCZ fait la démonstration du premier disque SSD d’un TO

• 2010, un disque de 1 TO ( ou 1 000 000 MO) coûte environ 80 dollars

Exercice : Tracer la courbe d’évolution du prix du MO en cherchant d’autres disques.http://ns1758.ca/winch/winchest.html

Base 2 et unités de taille

bit: "binary digit" ou chiffre binaire

• Vrai ou Faux• Bien ou Mal• 0 ou 1• 0 volt ou 5 volts• Nord ou Sud

octet (byte): 8 bits (oct... comme octogone):

• 00000000• 00000001• 00101101• etc.

Base 2, base 10 et préfixes

2, 4, 8, 16, 32, 64, 128, 256, 512, 1024 ...

1024 octets = 210 = 1 kibiooctet (1 kio)

Toutefois, on dit souvent kilooctet (ko) kilobyte• pour désigner 1024 octets• alors qu'il n'y en a que 1000 dans un kilo

Exercice: • Que se passe-t-il pour le megaoctet, le gigaoctet et le

teraoctet?• Quel est la différence en octets entre un petaoctet et un

pebiooctet?

Disque classique HDD

Stockage sur :

• des plateaux

• en verre le plus souvent

• recouverts d'un revêtement magnétique

• en rotation rapide

• lus par des têtes mobiles

Disque classique HDD

• un plateau est composé de nombreuses pistes

• la même piste sur l'ensemble des plateaux, c'est un cylindre

Disque classique HDD

Chaque secteur (ou bloc) est identifiable par • le plateau, • la surface (recto ou verso), • le numero de piste • un numero de secteur. 

Cependant le controleur électronique du disque permet d’accéder aux blocs par un numéro absolu (allant de 0 au nombre de blocs total - 1).

Question : Indiquer le nombre de plateaux, pistes et secteurs du disque étudié

Disque Solid State (SSD)

Les disques SSD:• utilisent de la mémoire Flash comme

support de stockage 

• il s’agit du même principe de stockage que pour les clés USB

• contrairement aux disques HDD, ils n’ont pas de parties mobiles o ni plateau en rotation o ni tête de lecture

Disque Solid State (SSD)

Les disques SSD sont:• Plus réactifs (temps d'accès réduits)• Plus robustes (pas de parties mobiles)• Plus chers

Ils utilisent le même mode d’adressage par numéro de bloc/secteur que les disques HDD. Ceci permet de les inter-changer aisément avec des disques HDD.

Des ordinateurs utilisant un disque HDD et un disque SSD sont dit hybrides.

Question: Pour quels types de fichiers utiliser un SSD?

InterfacesIDE ou ATA ou P-ATA: le format le plus courant pour les ordinateurs personnels jusqu’au milieu des années 2000. Il utilise une nappe sur laquelle deux périphériques peuvent être connectés. Dans ce cas, un des deux doit être configuré comme Maître et l’autre comme Esclave. Cette distinction se fait physiquement à l’aide de “jumpers” (cavaliers).

S-ATA: interface de type point à point (chaque disque est relié au système par son propre cable). Il s’agit du standard actuel pour les disques durs internes. Il se base sur ATA mais n'envoie plus les signaux en parallèle sur de multiples fils mais en série sur peu de fils.

Interfaces

SCSI: interface conçue pour des disques de haute performance. Relativement rare dans des machines de bureau.

USB: interface utilisée principalement pour des disque dur externes avec la norme USB 2 (480 Mb/s).

FireWire: interface utilisée principalement pour des disques durs externes. Deux variantes existent: FireWire 400 (offrant des performances similaires à l’USB) et FireWire 800 (800 Mb/s).

Interfaces

PCI Express: interface utilisée pour les disques haute performance quand le bus de l'interface devient le facteur limitant (et non le débit du disque).

Réseau Network Attached Storage: on trouve des disques durs externes utilisant une interface réseau (avec ou sans fils). Ces disques ne sont pas directement reliés à la carte mère, les communications passent par la couche réseau de l’ordinateur.

Mémoire cache ou antémémoire

Principe : • utiliser une petite mémoire très rapide • pour accélérer les accès aux fichiers souvent lus• géré par le controleur de disque

Hypothèses: • certains fichiers sont accédés très souvent.• les zones proches sur un disque ont une bonne

chance d'être accédées les unes après les autres.

Exercice: Quels sont les autres fonctions assurées par le controleur du disque étudié?

Mémoire cache ou antememoire

Pseudo algorithme:• Une demande pour un élément est envoyée au disque.

• Il vérifie si le fichier est dans le/la cache:o Si oui (cache hit), on l'envoie au demandeuro Sinon (cache miss), on va le chercher sur le disque

• Si cet élément correspond à la strategie de cache (taille, etc.), on le stocke dans le cache disque (voire d'autres éléments). 

Exercice : • déterminer une liste possible de critères possibles pour décider

quels fichiers devraient aller en cache.• uniquement en lecture ou aussi en écriture?

Formatage

Les fabricants de disques durs effectuent un formatage dit "de bas niveau".

Par exemple, pour un HDD, il s'agit de :• délimiter les différentes pistes• délimiter les secteurs valides

Le fabricant nous donne accès à une abstraction:Une séquence de secteurs

Question: Quand formater de bas niveau? Secteurs défectueux

Partitions

Le système d’exploitation crée un formatage logique ou formatage de haut niveau en organisant • la séquence de secteurs • en partitions • afin de stocker les fichiers. 

Une partition est un segment du disque, on peut ainsi avoir plusieurs volumes logiques (C: et D: ... sous Windows) sur un seul disque physique. 

La connaissance des secteurs défectueux permet de les éviter.

La définition des différentes partitions (secteur de début, secteur de fin etc.) est stockée dans la “table des partitions” qui se trouve sur une partie réservée du disque contenue dans le Master Boot Record (MBR).

Système de fichiers

Chaque partition est organisée selon un système de fichiers qui permet de:• faire le lien entre les fichiers/répertoires et les secteurs physiques où le

contenu est stocké• stocker de l’information en plus de son contenu (dates, propriétaire etc.)

Il existent alors de nombreux filesystem.• File Allocation Table (FAT) 32: format dont la limitation principale est la

limite de la taille d’un fichier à 4 gibioctets. Encore utilisé sur la plupart des clés USB.

• New Technology File System (NTFS): permet de dépasser des limitations de FAT et en particulier d’associer à chaque fichier un propriétaire et un ensemble de permissions.

• etc.

Question: Où sont stockées les informations de dates de modification ou création des fichiers?

Caractéristiques critères de choix

• Interface: Vérifier que votre ordinateur possède un port disponible pour l’interface du disque.

• Taille

• Débit: Il s’agit de la quantité d’information que le disque peut échanger avec le système par seconde.  Le débit est particulièrement important pour le transfert de grands fichiers:• débit en écriture (système vers disque) • débit en lecture (disque vers système) 

   • Temps d’accès moyen: Il s’agit du délai moyen entre la requête d’information par le

système et sa livraison par le disque dur. Les temps d’accès des disques HDD sont de l’ordre de 10 millisecondes (contre quelques nanosecondes pour de la mémoire vive)

• Prix: les disques SSD présentent des performances intéressantes mais sont encore plus chers (10x plus) que les disques HDD de même taille.

• Mémoire cache ou mémoire tampon: taille et stratégie utilisée.

Exercice: trouvez les caractéristiques du disque étudié.

Outils

Outil spécifique à votre disque dur fourni par le fabricant. Le seul outil recommandé pour tenter un formatage bas niveau.

GParted ou PartitionMagic : outil de gestion des partitions permettant de gérer la plupart des systèmes de fichiers.

Chkdsk: outil de Windows effectuant la vérification• de l'intégrité du système de fichiers• des secteurs défectueux (mais comment?)

Fdisk: un outil simple (fourni avec le système d'exploitation) permettant de gérer les différentes partitions.

Problèmes potentiels

• Disque défectueux• Secteurs défectueux• Table de partition erronée• Virus attaquant la table de partition empêchant de démarrer Win• Mauvaise configuration physique (P-ATA)• “Au secours, j’ai perdu mon fichier”

o Fichier effacé directement ou de la corbeilleo Partition formatéeo http://www.sosordimontreal.ca/depannage-informatique.php?pag

e=restaurationo http://www.sosdonnees.ca/

Exercice : Quels outils utiliser pour ces différents problèmes?

Lectures d'approfondissement

La documentation de votre disque dur.

http://www.hardware.fr/html/cat/6/

http://baptiste-wicht.developpez.com/tutoriels/hardware/choix/hdd/

http://fr.wikipedia.org/ Articles sur les différentes notions de ce cours