Comment fonctionne t’il ?

 

1. Têtes de lecture et d’écriture

 

   a. L’écriture

 

Les têtes d’écriture utilise des propriétés magnétiques de matériaux ferromagnétiques pour écrire les données sur le plateau par exemple. Pour cela, sur les plateaux est déposé une couche ferromagnétique, constitués de microscopiques domaines de ce matériel appelés aussi « Domaines de Weiss ».

Lors de sa mise en place, l’aimantation qui permettra le stockage plus tard, est nulle. Intervient alors le code binaire ; pour écrire sur les plateaux du disque dur, la tête d’écriture se positionne sous les cellules des domaines libres et crée un champ magnétique via l’alimentation de la bobine de fer situé dans l’actuateur.  Ce champ magnétique définira deux positions définit par le code binaire.

Le système binaire est l’ensemble des formalités utilisant des signes pour écrire, énoncer ou  reproduire. Les chiffres de la numérotation binaire, aussi nommé « bit »,  se répartissent sur 0 et 1 et se placent en une suite ordonnée qui nous indique un code dit « binaire » de 0 et 1. Chaque nombre représente une puissance de la base. La signification des représentations 1, 10, 100, etc. varie en fonction de la base utilisée mais pour le disque dur, la base 2 est utilisée

Selon les disques durs, la tête peut-être plus ou moins sensible aux flux magnétiques des changements du sens de l’aimantation. Pour cela, le disque dur peut fonctionner avec eux techniques d’écritures différentes pour le codage des informations :

 

            1. Ecriture RZ (Return to Zero)

 

Cette technique se base sur une utilisation des pistes plus travaillé. En effet, entre chaque bit, le disque dur laisse une zone non aimantée qui sépare les cellules magnétisées. Cependant, ce codage d’informations n’est pas favorable à la densité même du disque dur puisque la place est beaucoup plus utilisée.

 

            2. Ecriture NRZ (No Return to Zero)

 

Contrairement à la précédente technique, les zones non aimantées sont supprimés. Il n’y a donc pas de transition permettant d’augmenter la densité.

 

 2. Pistes, cylindres, secteur, cluster

 

Les cylindres

 

Les cylindres sont un ensemble de pistes verticales de même position sur tous les plateaux. Il est constitué de toutes les pistes superposées verticalement qui se présentent simultanément sous les têtes de lecture et d’écriture. L’intérêt du cylindre est que toutes les têtes se positionnent simultanément sur le même cylindre, il  est plus rapide d’écrire  sur les mêmes pistes des plateaux superposés que de déplacer à nouveau l’ensemble des bras. Les cylindres sont numérotés dans le même ordre que les disques

 

Les pistes 

 

Les pistes se trouvent sur le disque, se sont des cercles concentriques, leur nombre dépend de la taille du disque, de nos jours, avec l’avancé de la technologie, le nombre de piste par disque est plus important. Sur un disque récent, il y a plus de piste que sur un ancien disque de même taille. Les pistes sont numérotées en partent de 0 en commençant par l’extérieure du disque. La piste 0 est la piste de départ, c’est sur cette piste que les têtes de lecture viennent se ranger lors de l’arrêt du disque dur.

 

Les Secteurs 

 

 Les secteurs appartiennent au piste, leurs utilité et de diviser les pistes en plusieurs parties. Ce sont des portions de piste. Le découpage des secteurs dépend de la densité des pistes. Les pistes des disques durs contiennent habituellement entre 17 et 100 secteurs par piste voir d’avantage.

Les secteurs sont crées grâce a la procédure de formatage d’un PC, ils contiennent 512 octets mais cette contenance est appelée à varier dans le temps avec le progrès de la technologie. Les secteurs sont organisés grâce à une numérotation qui part de 1. Le formatage d’un disque dur sert à créer des zones supplémentaires qui permettent de gérer la numérotation des secteurs  et d’en identifier le début et la fin. Les nouvelles zones se trouvent aux périphéries des plages de données. Tout ceci modifie la capacité de l’ordinateur lors du formatage. C’est pour cette raison que l’on peut remarquer une baisse de la capacité à partir du formatage. Par exemple, un disque dur d’une capacité de 38 Mo, ne possède plus que 32 Mo après le formatage. Le disque dur « occupe » donc de la place libre, réservée aux données pour gérer les modifications ou le rajout de données. La capacité des secteurs n’est donc pas totalement occupée pour stocker les données, celle-ci n’en occupe qu’une partie. La capacité des secteurs de 512 octets annoncée n’est donc pas techniquement fiable car la vrai capacité du secteur est de 572 octets mais seulement 512 octets sont utilisé pour le stockage des données, le reste de l’espace n’est pas utilisable par l’utilisateur. Les octets fixés pour les disques durs dépendent donc du disque dur et n’est pas propre au secteur en général.

 

Les clusters ou blocs 

 

Dans le disque dur, l’unité d’occupation n’est pas le secteur, il est trop petit pour que le système puisse en tenir compte. On utilise alors les clusters ou blocs, ce sont des groupes composés d’un certain nombre de  secteurs pouvant aller de 1 à 16. C’est la taille minimale que peut occuper un fichier sur le disque.

 

3. Le formatage

 

Qu’est ce que le formatage ?

 

Le formatage venant du verbe formater consiste à préparer un support de stockage (ici dans notre TPE le disque dur) pour qu’il puisse recevoir divers types de données de façon a les ranger de manière à les retrouver tout en s’assurant de leur  lecture par le système d’exploitation de l’ordinateur ; autrement dit d’inscrire un système de fichiers dans un support de données informatique.

Le formatage peut également enlever l’accès aux données placées sur le disque dur. Si le formatage est dit « formatage à zéro », tous les bits de donnée sont remplacées par un zéro ce qui perd les données en revanche si le formatage est une simple réédition de l’index, il est possible mais très difficilement de retrouver une partie ou l’intégralité des données.

 

Les différents types de formatage

Il existe actuellement deux types de formatage ou deux processus de formatage :

 

a. le formatage de bas niveau ou formatage physique

 

Il faut tout d’abord savoir que lorsque vous achetez un disque dur, il a déjà quoi qu’il arrive subi un formatage de bas niveau. Il effacera de manière irréversible tout le contenu du disque dur le rendant « neuf » sachant que le formatage de bas niveau s’effectue sur tout le disque dur et que cette action n’est pas sans aucun risque. Cette opération peut durer plusieurs heures.c Lors du formatage de bas niveau que les pistes sont séparé en différent secteur.Se nombre de secteur par piste est déterminer par une technique appelée « enregistrement par zones » ,cette technique  écrit un nombre variable de secteurs par pistes.Les piste situé aux extrémité des plateaux contiennent plus de secteurque celle situé a l’intérieur car elle sont plus longues.Les disques dur doivent fonctionné comme si il avait un nombre fixe de secteurs par piste .C’est donc l’ordinateur qui se sert d’algorithmes de conversion contenus dans le controleur.

 

b. le formatage de haut niveau ou  formatage logique

 

Aussi appelé formatage standard parce qu’il est utilisé fréquemment, il s’effectue forcément après celui de bas niveau. Il créer un système de fichiers sur le support de stockage de façon à ce que le système d’exploitation(Windows 7,8,Vista ou Linux) puisse utiliser l’espace pour utiliser ou conserver des fichiers. Lord de se formatage ,c’est le système d’exploitation qui écrit, grace aux tète de lecture et d’écriture, les structure nécessaire pour gérer les fichier et les données.Cette action peut aussi servire a gerer les espace défectueux de facon a ce qu’elle ne provoque pas de probleme. Le formatage de haut niveau n’est pas un véritable formatage.

 

c. le partitionnement du disque

 

Le partitionnement est en fait la division du disque dur en plusieurs zones appelés partitions qui contiennent chacune leur propre système d’exploitations. En fait cela permet d’avoir virtuellement plusieurs disques durs alors qu’en réalité il n’en contient qu’un seul. Actuellement les systèmes d’exploitations utilisent trois types de systèmes de fichiers :

 

Le système << La Fat>>

 

La Fat (File Allocation Table) est un des trois systèmes de fichiers. La table d’allocation des fichiers est une structure contenant la liste des clusters utilisés et non utilisés. Elle contient également l’adresse des fichiers utilisés, c'est-à-dire le numéro du premier cluster qu’ils utilisent. La table est dupliquée afin de pouvoir protéger les données.

La structure d’un disque est constitué de :

    - Un secteur de boot, c’est un secteur d’amorce ou de démarrage, qui est aussi appelé Master Boot Record ou MBR, il contient la structure de l’unité physique. C'est-à-dire le nombre de partition, leur taille, leur type, ect

    - Le répertoire racine avec le nom de volume. La zone de données pour les fichiers et les sous répertoires.

    - Lorsque l’on crée un sous répertoire ou un fichier ses informations relatives à sa création sont stockées dans le répertoire racine qui est sous la forme d’une structure contenant le nom et la taille du fichier, la date et l’heure de sa dernière modification, le numéro de cluster de départ et l’attribut. Archive, caché, système …

Les segments de la FAT n’acceptent que des noms de fichiers pouvant comprendre jusqu'à 11 caractères. La FAT dite FAT 16 bits n’a qu’un volume de 2Go au maximum. On sait que Microsoft ainsi que la dernière version de Windows 95 ont développé une FAT 32 bits qui permet théoriquement de gérer au maximum des partitions de 128 To et d’autoriser des noms de fichiers de 256 caractères … On peut constater une net évolution

 

Le système <<HPFS>>

 

Le HPFS (High performance file system) est aussi l’un des trois systèmes de fichiers qui est utilisé par OS/2. Ce système permet d’atteindre 256 caractères au niveau de la longueur des noms de fichier et 8Go au niveau du volume qu’il peut atteindre au maximum. Ce système, contrairement au système FAT trie les répertoires sur la base des noms des fichiers et utilise une structure qui est plus efficace pour les organiser c'est-à-dire que le système HPFS est plus rapide que la FAT.

Le HPFS n’utilise pas de clusters, son unité de base est un secteur de 512 Ko. Les données sont organisées sous la forme sous une forme d’un volume dont la taille est de 8Mo séparés par 4 secteurs, ce qui permet donc a la tête de lecture de se positionner plus rapidement.

 

Le système <<NTFS>> 

 

Le NTFS (New Technologie File Système) est un système de fichiers qui est comparable à celui d’UNIX. On sait qu’il n’est accessible que sous Windows NT et 2000

Le système DOS (qui est un système d’exploitation et  qui va permettre d’utiliser l’espace disque pour stocker et utiliser des fichiers) ne peut pas accéder au système NTFS, contrairement aux applications DOS qui fonctionnent sous Windows NT. On sait que les fichiers peuvent atteindre un nom de 256 caractères et une taille maximale d’un volume de 16 Eo (Exa-Octect = 1 073 741 824 Go). Pour stocker les structures de système NTFS utilise une grande quantité d’espace. NTFS stocke plusieurs copies des parties critiques de ce partitionnement, ce qui permet de récupérer  facilement des données.

On sait que le système NTFS n’utilise que des clusters pour stocker ses données. Mais contrairement à la FAT la taille des secteurs n’est pas liée à celle du volume et peut être inférieur à la taille d’un secteur (512 Ko). On a donc une faible fragmentation des fichiers. Par rapport à la FAT on a une légère réduction des performances quand les clusters ne sont pas contigus. En contrepartie de cette légère baisse de performances, le système NTFS peut lui gérer la répartition automatique des secteurs qui sont défectueux. En effet dès qu’ils sont détectés et signalé, NTFS les supprimes de la liste des secteurs utilisables par le système.