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UF – ENI – MSI 1 et ING 1 ARCHITECTURE DES ORDINATEURS ------------------------

UF – ENI – MSI 1 et ING 1 ARCHITECTURE DES ORDINATEURS --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Chapitre 4 : LES MEMOIRES SECONDAIRES Les mémoires secondaires (mémoires de masse) présentent l’avantage d’une grande capacité de stockage au détriment d’un temps d’accès large (par rapport à la mémoire centrale). Compte tenu de cette grande capacité et d’un prix de revient bas, elles servent principalement au stockage ou à l’archivage des informations pendant une période de temps quasi illimitée. Les mémoires de masse sont connectées sur des interfaces appelées communément « contrôleurs de périphériques ». Ces contrôleurs sont intégrés à la carte mère, soit présents dans le boîtier de l’unité centrale sous forme d’une carte d’extension. A - LES BANDES MAGNETIQUES A1 - Principe technologique La bande magnétique est la première mémoire secondaire des ordinateurs. Traditionnellement, elle se présente sous la forme d’un ruban polyester d’environ 1,5 d’épaisseur. Ses dimensions sont en règle générale d’un demi-pouce de large (12,7mm) pour une longueur variant entre 183,366 ou 732m. Le ruban polyester est recouvert de microscopiques particules métalliques, agissant comme autant de petits aimants. Pour lire une bande, on fait défiler, à vitesse constante, la bande sous la tête constituée d’un noyau métallique et d’une bobine. Suivant le sens d’aimantation des particules se trouvant sous la tête de lecture, on va créer un courant induit dont le sens va nous indiquer s’il s’agit de la codification d’un 0 ou d’un 1 logique. De même, pour écrire une information sur la bande, il suffit de faire varier le courant électrique dans la tête magnétique, ce qui provoque une magnétisation locale de la partie de la bande se trouvant sous la tête. Les principes de base du magnétisme ne sont bien évidement pas utilisés tels quels pour coder des informations. En fait, il existe plusieurs méthodes pour enregistrer des informations sur la bande. Ces méthodes sont évoluées avec le développement de la technologie dans le but de stocker le maximum d’informations dans le minimum de place et ceci avec le maximum de fiabilité. Les plus classiques de ces modes d’enregistrement sont représentées dans le schéma suivant : Données 1 1 1 1 0 0 0 1 0 1 0 NRZ NRZI PE NRZ : Non Return to Zero – NRZI : NRZ Inverted – PE : Phase Encoding A2- Organisation physique et logique de la bande La lecture d’une bande se fait pour un ensemble suffisant de caractère à la fois. Cet ensemble porte le nom de bloc physique de données. La qualité de la lecture comme celle de l’écriture exige un déplacement à vitesse constante de la bande devant les têtes de lecture/écriture. Lorsque la bande a fini d’écrire un enregistrement physique, elle laisse un espace vide inter enregistrement ou gap avant ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Version 5 (Janvier 2004) Page 38 Chap 4 : Mémoires secondaires UF – ENI – MSI 1 et ING 1 ARCHITECTURE DES ORDINATEURS --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- d’écrire un autre bloc. Cet espace permet à la bande d’atteindre (de quitter) sa vitesse nominale de lecture/écriture lors du démarrage (de l’arrêt) du défilement de la bande. On distingue, à côté des enregistrements physiques ci-dessus, des enregistrements logiques ou articles de fichier. Le nombre d’enregistrements logiques qu’il est possible de faire tenir dans un enregistrement physique constitue le facteur de blocage, dit aussi facteur de groupage. La figure suivante montre l’organisation typique de l’information sur une bande magnétique : Enregistrement Logique Enregistrement logique gap Bloc physique gap Parmi les informations, autres que les blocs de données, la bande contient aussi différents labels : Label début de bande (VOL). Ce label contient généralement le numéro d’ordre de la bande, le nom des fichiers contenus sur la bande. Label début de fichier (DF). Il précise en général les détails de fichiers : le nom de fichier, la date de création, la taille de fichier … Label fin de fichier (FF). Ce label précise en général le nombre d’enregistrements logiques, le nombre de blocs contenus dans le fichier et si ce fichier est sur plusieurs bandes (fichier dit multivolumes) Label fin de bande (FB). Il présente une structure identique au label FF Tapes marks ou marques de bande. Les tapes marks sont des blocs particuliers permettant de repérer les labels. Ils indiquent la « frontière » entre les labels et les informations du fichier. Début et fin de bande. Avant de pouvoir utiliser une bande magnétique, il faut la mettre en place (on dit « monter une volume ») sur un appareil dérouleur. On aura donc « une amorce » de début de bande et une amorce de fin sur lesquelles il n’est pas possible d’écrire (exactement comme sur une cassette de magnétophone). Afin de repérer à partir de quel endroit on peut lire ou écrire sur la bande et à partir de quel endroit ceci n’est plus possible, on colle sur la bande un adhésif métallisé appelé sticker (to stick : coller). En passant devant des cellules photo- électriques ces stickers permettront de démarrer ou d’arrêter l’écriture ou la lecture de la bande. VOL DF TM Bloc 1 Bloc 2 TM FF DF TM ……. A3 – Exemple typiques des bandes magnétiques Les cartouches QIC ou bande de streamer La cartouche ¼ pouce QIC (quarter inch cartridge) se présente sous l’aspect d’un boîtier plastique dont la dimension varie de celle d’une grosse cassette audio (3 pouce ½) à celle d’une cassette de magnétoscope (5 pouce ¼). A l’intérieur de ce boîtier, 90 à 300 mètres de bande permettent de stocker les données. Contrairement à la bande magnétique, sur laquelle les informations sont séparées par des gaps ; la cartouche est enregistrée comme une succession de blocs sans espace inter blocs selon une technique ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Version 5 (Janvier 2004) Page 39 Chap 4 : Mémoires secondaires UF – ENI – MSI 1 et ING 1 ARCHITECTURE DES ORDINATEURS --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- dite « linéaire serpentée », à haute vitesse et en plusieurs passages. C’est le streaming-mode, et les lecteurs de telles cartouches sont dits « steamers ». S’il y a un ralentissement ou une absence temporaire de sauvegarde, la bande est ralentie puis repositionnée à la fin du dernier enregistrement. Les cartouches QIC vont du lecteur 3 pouce ½ assurant la sauvegarde de 2 Go au lecteur 5 pouce ½ d’une capacité variant de 2,5 Go à 5 Go en mode compressé. La cartouche DLT travaille également en mode linéaire serpenté, comme les QIC, mais utilise des bandes de ½ pouce. Les cartouches DLT peuvent stocker 40 Go de données et assurant un taux de transfert de l’ordre de 3 Mo/s. Cette présente également l’avantage d’une faible usure des bandes et des têtes de lecture écriture. La cartouche DAT Depuis plusieurs années, des autres techniques d’enregistrement sont utilisées : la cartouche DAT (Digital Audio Tape) pour cartouche 4 mm, qui s’inspire des techniques utilisées en audio. Elle présente une technologie d’enregistrement numérique. La cassette DAT utilise une bande magnétique de 4 mm et d’environ 13 microns d’épaisseur sur laquelle on enregistre les données en appliquant l’une des deux formats d’enregistrement DDS ou DataDAT. Le format DDS (Digital Data Storage), développé par HP et Sony s’est affirmé comme un standard et a évolué avec DDS-2 qui permet de sauvegarder 8 Go de données sur une bande de 120 mètres avec des vitesses de transfert de l’ordre de 1Mo/s La cartouche Hexabyte issue de la technique vidéo 8 mm permet actuellement de stocker 14 Go sur une bande de 160 mètres. Une version « mammouth » est annoncée à 40 Go en utilisant les techniques de compression des données. A4 – Avantages et inconvénients des bandes magnétiques La bande a été resté encore un support d’archivage privilégié de l’information, ceci tient à divers raisons telles que : o un très faible coût de caractère enregistré. o Un encombrement physique relativement faible en regard du volume d’information stockée Par contre elle présente aussi certains inconvénients et notamment : o la méthode d’accès aux données séquentielle o un temps moyen d’accès à l’informatique long o une relative sensibilité à l’environnement (poussière, humidité …) B - LES DISQUES DURS B1 - Principe technologique Un disque dur constitue la mémoire de masse non volatile d'un ordinateur. Il est un support de stockage mécanique de grande capacité. Le premier disque a été développé en 1954 par IBM. Un disque dur est constitué de plusieurs plateaux circulaires en matériau non magnétique (cuivre, aluminium, verre, céramique plus résistants et plus fins). Les deux faces d'un plateau sont recouvertes de couche (0,5 à 0,75 ) magnétisable (oxyde métallique ou métal). ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Version 5 (Janvier 2004) Page 40 Chap 4 : Mémoires secondaires UF – ENI – MSI 1 et ING 1 ARCHITECTURE DES ORDINATEURS --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Dans la technologie généralement employée à l’heure actuelle et dite à film mince (Thin Film), elles sont recouvertes de couche très fine de phosphore nickel ou phosphore cobalt, ce qui autorise une densité d’enregistrement d’environ 800 Mbits / pouce². Chaque face du disque est divisée en pistes circulaires concentriques dont le nombre varie, selon les modèles, de 10 à plus de uploads/Litterature/ ch-06-09.pdf