Un disque dur (HDD, pour Hard Disk Drive) est un dispositif de stockage de données utilisé dans les ordinateurs et d’autres appareils électroniques pour stocker de manière permanente des informations telles que des fichiers, des logiciels, et le système d’exploitation. Contrairement à la RAM, qui est volatile, un disque dur conserve les données même lorsque l’ordinateur est éteint. La RAM, qu’est-ce ?
Composition d’un Disque Dur
Un disque dur est constitué de plusieurs composants mécaniques et électroniques :
- Plateaux :
- Ce sont des disques circulaires rigides en métal ou en verre recouverts d’une fine couche de matériau magnétique. Ils tournent à grande vitesse (généralement entre 5 400 et 7 200 tours par minute, ou RPM).
- Les données sont stockées sur les plateaux sous forme de charges magnétiques, ce qui représente des 0 et des 1 en binaire.
- Têtes de Lecture/Écriture :
- Les têtes de lecture/écriture sont des composants minuscules situés sur un bras mobile appelé bras de lecture ou actuateur. Elles flottent au-dessus des plateaux et lisent ou écrivent des données en modifiant les champs magnétiques sur les plateaux.
- Bras de Lecture/Écriture (Actuateur) :
- Ce bras mobile déplace les têtes de lecture/écriture sur la surface des plateaux pour accéder aux différentes pistes où les données sont stockées. Il se déplace très rapidement pour accéder aux données demandées.
- Moteur de Spindle :
- Le moteur de spindle fait tourner les plateaux à une vitesse constante. La vitesse de rotation est essentielle pour le temps d’accès aux données.
- Contrôleur de Disque :
- Le contrôleur est un circuit intégré qui gère les opérations de lecture et d’écriture, ainsi que l’interface entre le disque dur et le reste de l’ordinateur. Il traduit les commandes du système en mouvements physiques des têtes et plateaux.
- Cache :
- Le disque dur contient une petite quantité de mémoire cache (souvent entre 8 Mo et 256 Mo) pour stocker temporairement les données les plus fréquemment utilisées, ce qui accélère les opérations.
Fonctionnement d’un Disque Dur
- Lecture de Données :
- Lorsque l’ordinateur demande des données stockées sur le disque dur, le contrôleur de disque identifie où ces données sont situées sur les plateaux (l’emplacement exact des secteurs).
- Le bras de lecture/écriture se déplace pour positionner les têtes au-dessus de la piste correcte sur le plateau.
- Les têtes de lecture détectent les changements de champ magnétique sur la surface du plateau et convertissent ces informations en signaux électriques, qui sont ensuite traduits en données numériques (0 et 1) par le contrôleur.
- Écriture de Données :
- Pour écrire des données, les têtes de lecture/écriture modifient le champ magnétique de la surface des plateaux, enregistrant ainsi les données sous forme de charges magnétiques. Le processus inverse se produit lors de la lecture.
- Organisation des Données :
- Les données sont organisées en secteurs et pistes sur les plateaux. Une piste est un cercle concentrique sur la surface du plateau, et un secteur est une subdivision de la piste. L’ensemble des données d’un fichier est divisé en blocs et stocké dans plusieurs secteurs.
- Accès et Temps de Latence :
- Le temps nécessaire pour que le bras de lecture/écriture se déplace vers la piste correcte et que le secteur passe sous la tête de lecture/écriture est appelé temps d’accès. La vitesse de rotation des plateaux influence directement ce temps.
Avantages et Limites des Disques Durs
Avantages :
- Capacité de Stockage : Les disques durs offrent de grandes capacités de stockage à un coût relativement faible, souvent plusieurs téraoctets (To).
- Durabilité des Données : Les données sur un disque dur sont stockées de manière permanente, contrairement à la RAM.
Limites :
- Vitesse : Comparés aux disques SSD (Solid State Drives), les disques durs sont plus lents en termes de lecture et d’écriture de données en raison de leurs composants mécaniques.
- Fragilité : Les composants mécaniques peuvent s’user ou se casser, surtout en cas de chocs physiques, ce qui peut entraîner une perte de données.
Résumé
Un disque dur fonctionne en utilisant des plateaux rotatifs couverts de matériau magnétique pour stocker des données sous forme de charges magnétiques. Les têtes de lecture/écriture se déplacent sur la surface des plateaux pour lire ou écrire ces données. Bien que les disques durs soient moins rapides que les SSD, ils offrent une grande capacité de stockage à faible coût, ce qui en fait un choix populaire pour le stockage de données dans les ordinateurs.
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