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REPUBLIQUE DE COTE D'IVOIRE Année Universitaire : 2020-2021 -------------------

REPUBLIQUE DE COTE D'IVOIRE Année Universitaire : 2020-2021 ------------------------------------ Ministère de l’Enseignement Supérieur Et de la Recherche Scientifique ---------------------------------------- TPE D’ARCHITECTURE DE L’ORDINATEUR : PROFESSEUR : M. MOUIN ETUDIANT : N’GUESSAN Marshall Mouayé Christ-Trésor SOMMAIRE Adresse Mail : marshallchrist@yahoo.com Numéro de téléphone : +225 07 88 20 78 18 ARCHITE CTURE ET FONCTIO NNEMEN INTRODUCTION………………………………………………………………3 ARCHITECTURE DU DISQUE DUR…………………………………………3 MECANIQUE D’UN DISQUE DUR ………………………………………4 TETES D’UN DISQUE DUR ………………………………………………6 FONCTIONNEMENT D’UN DISQUE DUR………………………………8 ELECTRONIQUE D’UN DISQUE DUR…………………………………8 CONTROLLEUR………………………………………………………… 9 ALIMENTATION ELECTRIQUE………………………………………… 10 TYPES D’INTERFACE…………………………………………………… 10 CAPACITE D’UN DIQUE DUR …………………………………………… 12 PERFORMANCE D’UN DISQUE DUR ………………………………………… 14 SECURITE …………………………………………………………….................... 15 LE DISQUE DUR AMOVIBLE …………………………………………………. 16 2 INTRODUCTION Le disque dur est l’un des principaux composants d'un ordinateur. Son rôle est de stocker des données informatiques. Il est principalement utilisé dans les ordinateurs, mais également dans des baladeurs numériques, des caméscopes, des lecteurs/enregistreurs de DVD de salon, des consoles de jeux vidéo, des assistants numériques personnels et des téléphones mobiles. Dès lors, Comment est présenté un disque dur ? Quelles sont ses différentes composantes ? Comment fonctionne-t-il ? I. ARCHITECTURE D’UN DISQUE DUR Un disque dur typique contient un axe central autour duquel les plateaux tournent à une vitesse de rotation constante. Toutes les têtes de lecture/écriture sont reliées à une armature qui se déplace à la surface des plateaux, avec une ou deux têtes par plateau (une tête par face utilisée). L’armature déplace les têtes radialement à travers les plateaux pendant qu’ils tournent, permettant ainsi d’accéder à la totalité de leur surface. 3 Le disque peut être positionné horizontalement ou verticalement selon le boîtier. L’électronique associée contrôle le mouvement de l’armature ainsi que la rotation des plateaux, et réalise les lectures et les écritures suivant les requêtes reçues. Les firmwares des disques durs récents sont capables d’organiser les requêtes de manière à minimiser le temps d’accès aux données, et donc à maximiser les performances du disque. 1) Mécanique d’un disque dur Les disques durs à plateaux sont des organes mécaniques, donc fragiles. Il est important de ne pas soumettre les disques, internes ou externes, à des chocs qui pourraient endommager les roulements, ni à des températures de stockage basses qui rendraient le lubrifiant trop visqueux et empêcherait le démarrage. Les plateaux sont solidaires d’un axe sur roulements à billes ou à huile. Cet axe est maintenu en mouvement par un moteur électrique. La vitesse de rotation est actuellement (2013) comprise entre 3 600 et 15 000 tr/min (les valeurs typiques des vitesses vont de 3 600 à 10 000 tr/min voire 15 000 tr/min). La vitesse de rotation est maintenue constante sur tous les modèles, en dépit parfois de spécifications floues suggérant le contraire. En effet, suivant l’augmentation des préoccupations environnementales, les constructeurs ont 4 produit des disques visant l’économie d’énergie, souvent dénommés « Green » ; ceux-ci sont annoncés comme ayant une vitesse de rotation variable (la vitesse de rotation n'est pas variable, mais l'électronique du disque arrête complètement la rotation quand le disque n'est pas utilisé pendant une longue période ; d'autres disques récents non dénommés « green » font de même avec, semble-t-il, un délai de mise en veille moins court), laissant donc supposer qu'au repos ils tourneraient plus lentement en réduisant leur consommation électrique, et augmenteraient cette vitesse en cas de sollicitations. Il a cependant été confirmé (notamment par des tests acoustiques) que cette information était erronée28 : ces disques fonctionnent bien à vitesse constante, plus faible que la vitesse standard de 7 200 tr/min (soit 5 400 tr/min pour Western Digital et 5 900 tr/min pour Seagate). Les disques sont composés d’un substrat, autrefois en aluminium (ou en zinc), de plus en plus souvent en verre, traité par diverses couches dont une ferromagnétique recouverte d’une couche de protection. L’état de surface doit être le meilleur possible. Contrairement aux CD/DVD, ce sont d’abord les pistes périphériques (c'est-à-dire les plus éloignées du centre du plateau) qui sont écrites en premier (et reconnues comme « début du disque »), car c’est à cet endroit que les performances sont maximales : en effet, la vitesse linéaire d'un point du disque est plus élevée à l'extérieur du disque (à vitesse de rotation constante) donc la 5 tête de lecture/écriture couvre une plus longue série de données en un tour qu’au milieu du disque. 2) Têtes d’un disque dur Fixées au bout d’un bras, elles sont solidaires d’un second axe qui permet de les faire pivoter en arc de cercle sur la surface des plateaux. Toutes les têtes pivotent donc en même temps. Il y a une tête par surface. Leur géométrie leur permet de voler au-dessus de la surface du plateau sans le toucher : elles reposent sur un coussin d’air créé par la rotation des plateaux. En 1997, les têtes volaient à 25 nanomètres de la surface des plateaux ; en 2006, cette valeur est d’environ 10 nanomètres. Le moteur qui les entraîne doit être capable de fournir des accélérations et décélérations très fortes. Un des algorithmes de contrôle des mouvements du bras porte-tête est d’accélérer au maximum puis de freiner au maximum pour que la tête se positionne sur le bon cylindre. Il faudra ensuite attendre un court instant pour que les vibrations engendrées par ce freinage s’estompent. À l’arrêt, les têtes doivent être parquées, soit sur une zone spéciale (la plus proche du centre, il n’y a alors pas de données à cet endroit), soit en dehors des plateaux. 6 Si une ou plusieurs têtes entrent en contact avec la surface des plateaux, cela s’appelle un « atterrissage » et provoque le plus souvent la destruction des informations situées à cet endroit. Une imperfection sur la surface telle qu’une poussière aura le même effet. La mécanique des disques durs est donc assemblée en salle blanche et toutes les précautions (joints…) sont prises pour qu’aucune impureté ne puisse pénétrer à l’intérieur du boîtier (appelé « HDA » pour « Head Disk Assembly » en anglais). Les techniques pour la conception des têtes sont (en 2006) :  tête inductive ;  Tête MR — Magnéto Résistive ;  Tête GMR — Giant Magnéto Résistive.  Détail des têtes de lecture écriture d'un disque dur  Deux têtes.  7 Têtes et son câblage.  Têtes d'un disque dur   8 II. FONCTIONNEMENT D’UN DISQUE DUR 1) Électronique d’un disque dur Elle est composée d’une partie dédiée à l’asservissement des moteurs et d’une autre à l’exploitation des informations électriques issues de l’interaction électromagnétique entre les têtes de lecture et les surfaces des plateaux. Une partie plus informatique va faire l’interface avec l’extérieur et la traduction de l’adresse absolue d’un bloc en coordonnées à 3 dimensions (tête, cylindre, bloc). L’électronique permet également de corriger les erreurs logicielles (erreur d'écriture). 2) Contrôleur Disque dur avec sa carte contrôleur d'interface IDE. Un contrôleur de disque est l’ensemble électronique qui contrôle la mécanique d’un disque dur. Le rôle de cet ensemble est de piloter les moteurs de rotation, de positionner les têtes de lecture/enregistrement, et d’interpréter les 9 signaux électriques reçus de ces têtes pour les convertir en données exploitables ou d’enregistrer des données à un emplacement particulier de la surface des disques composant le disque dur. Sur les premiers disques durs, par exemple le ST-506, ces fonctions étaient réalisées par une carte électronique indépendante de l’ensemble mécanique. Le volumineux câblage d’interconnexion a rapidement favorisé la recherche d’une solution plus compacte : le contrôleur de disque se trouva alors accolé au disque, donnant naissance aux standards SCSI, IDE et maintenant SATA. L’appellation « Contrôleur de disque » est souvent employée par approximation en remplacement de « Contrôleur ATA » ou « Contrôleur SCSI ». « Contrôleur de disque » est une appellation générique qui convient également à d'autres types de périphériques ou matériels de stockage : disque dur donc, mais aussi lecteur de CD, dérouleur de bande magnétique, scanner, etc. 3) Alimentation électrique dans un disque dur Dans un ordinateur personnel, l'alimentation électrique d'un disque dur à interface IDE est reçue à travers un connecteur Molex. Certains disques durs à interface Serial ATA utilisaient dans un premier temps ce même connecteur Molex pour être compatible avec les alimentations existantes, mais ils ont 10 progressivement tous migré vers une prise spécifique longue et plate (alimentation SATA). 4) Types d'interface Un disque dur à interface SCSI. Les interfaces des disques durs sont les connecteurs et les câbles permettant l'acheminement des données. Elles ont largement évolué avec le temps dans un souci de compacité, d'ergonomie et d’augmentation des performances. Voici les 2 principales interfaces de nos jours :  Serial ATA (ou S-ATA), est l'interface série de loin la plus commune de nos jours sur les PC publics. Elle combine la compacité, l'ergonomie et la bande passante suffisante pour ne pas être un goulot d'étranglement.  IDE (ou PATA), est une interface parallèle, la plus courante dans les 11 machines personnelles jusqu’à 2005 et reconnaissable à sa nappe de connexion grise caractéristique à 80 broches/fils. Les connecteurs IDE sont directement liés au bus de uploads/Litterature/ tpe-d-x27-architecture-de-l-x27-ordinateur.pdf