Comment fonctionne un disque dur ?

 Tous savoir sur le fonctionnement des disques durs

Tant qu’ils fonctionnent, tout un chacun les utilisent en permanence, sans chercher à connaitre la manière dont ils travaillent. Nombreuses, sont même les personnes à ne pas savoir ce qu’est un disque dur. De par les données qu’ils contiennent, préservent et rendent accessibles, ils constituent pourtant la partie la plus vitale d’un système informatique. Si vous perdez vos données disque dur, c’est tragique, heureusement, il existe des solutions, notamment avec les sociétés de récupération de données.  Tout le reste peut tomber en panne, voire disparaître en fumée, sans conséquences autres que financières pour le rachat du matériel.

Suivre la piste des données

Lorsque l’on crée un document (texte, vidéo, etc.), celui-ci est dans un premier temps enregistré temporairement dans une mémoire volatile (elle disparait en cas de coupure électrique) : la RAM, puis Disque dur fonctionnementlorsque l’on ferme le document ou le programme qui l’a produit, dans une mémoire permanente : le disque dur : HDD.
Celui-ci peut être comparé à un gigantesque meuble à tiroirs qui contiendrait les documents. Pour autant, pour pouvoir retrouver ceux-ci, il est nécessaire d’enregistrer leur emplacement pour pouvoir les retrouver. C’est ce que l’on nomme le File System (ou en français système de gestion des fichiers. Sans entrer dans des détails techniques, il convient de savoir que chaque système d’exploitation (Windows, Mac OS, Linux…) possède son FS, pas forcément compatible entre OS. À titre d’exemple un disque dur formaté avec le système HFS+ de Mac ou Linux, n’est pas compatible sous Windows. Alors que FAT 32 et NTFS (sous conditions) de Windows, le sont sous Mac et Linux.
Le support physique que constitu le disque dur, se décline sous deux technologies. Un modèle électromécanique à enregistrement magnétique et un modèle entièrement électronique.

Le disque dur classique ou magnétique (HDD)

Il s’agit d’une mécanique de très haute précision, qui est assemblée dans ce que l’on nomme des salles blanches, totalement exemptes de poussières. Schématiquement les composants et leurs fonctions se déclinent comme suit.

  • Une série de plateaux (en général de 2 à 8, constituant le cylindre), en aluminium, céramique ou verre, fixée de manière coaxiale (superposée) sur un axe en rotation. Cette dernière est constante pour un modèle donné, mais peut aller de 3 600 à 15 000 t/mn en fonction des marques et modèles.
    Chaque plateau est recouvert d’une couche de « limaille » ferromagnétique, dont chaque élément va en fonction de sa position, enregistrer un bit sous forme de 0 ou de 1, compréhensible par l’ordinateur.
    Enfin tous les plateaux possèdent une géométrie de répartition des données sur des pistes concentriques, elles-mêmes divisées en secteurs. Ces derniers, d’une valeur conventionnelle de 512 octets, sont regroupés en « clusters », pour la gestion du disque.disque dur externe
  • Des bras oscillants solidaires (un par plateau), supportant une tête de lecture/écriture sous forme d’un électro-aimant. Lorsque la tête se positionne sur un secteur et quelle est alimentée en électricité, cela va correspondre à l’écriture d’un 1. Dans le cas contraire l’élément ferromagnétique sera un 0. Une tête n’est qu’à quelques microns au-dessus du plateau, en cas de choc elle peut entrer en contact avec celui-ci, provoquant une destruction du secteur, du cluster, voire de la piste touchée. C’est ce que l’on appelle un atterrissage, avec pour conséquence la destruction partielle ou totale des données.
  • Une carte électronique de gestion et de contrôle des composants du disque dur. Elle est aussi chargée de détecter et dans une certaine mesure de réparer les erreurs d’écritures. Elle supporte aussi une mémoire-tampon (buffer).
  • Enfin une interface (bus de données) avec la carte-mère de l’ordinateur. C’est en quelque sorte le tuyau qui permet le passage des données. Il ne sert à rien d’avoir un HDD très performant en lecture/écriture, si le bus est limité. Actuellement l’on trouve : le Serial ATA, l’SCSI, le Serial Attaached SCSI (SAS), le Fibre Channel, l’USB2/3, l’e SATA, le firewire 800 et le Thunderbolt. Les quatre derniers étant réservés aux HDD en boitiers externes. Les plus performants étant le Fibre Channel et le Thunderbolt

Le disque dur électronique ou SSD

Totalement différent du précédent, il est exclusivement électronique. Il est constitué d’un ensemble de cellules en mémoire flash agrégées, à l’identique d’une clé USB. Deux niveaux de « qualité » existent quant aux cellules : le SLC (Single Level Cell) hautement fiable mais cher, et le MLC (Multi Level Cell) bien moins cher, mais avec une durée de vie réduite (cycle d’écriture réduit). Les interfaces, d’abord similaires aux HDD, sont progressivement remplacées par le PCI-express, pour une homogénéité avec l’ensemble des composants de l’ordinateur. Enfin le SDD possède aussi son électronique de contrôle, qui outre la gestion, va détecter les cellules mortes, pour éviter de perdre des données lors des écritures.