Support du stockage

1. Support du stockage

2. Encadré par : M. tanari • Réaliser par : • Hayat nainia • GhizlaneBergmane • Malika aouridi • Somiahassile

3. Les pérépheriques de stockage Supports de stockage: : Disque dur Supports optiques Mémoire flash usb

5. Stockage •  Le stockage des données est un élément très important dans la chaîne de numérisation. Beaucoup de recherches ou de débat sont menées sur les solutions d’avenir des supports de stockage. Bien que les périphériques de stockage aient une fonction utilitaire au sein de la chaîne de numérisation, de mauvais choix de technologie peuvent affecter l’ensemble de celle-ci et entraîner des ralentissement, des coûts inutiles à court et long termes ou encore une corruption ou une perte de données.

6. Les disques durs • Les premiers disques durs ont été développés par IBM en 1957 et ont connu un grand succès jusqu’à maintenant. Ils permettent en effet de stocker de grands volumes d’information tout en conservant un temps d’accès assez faible, et un rapport prix/capacité avantageux. Les micro-ordinateurs sont tous équipés de disques durs depuis la fin des années 80.

7. Ancien disque dur IBM

8. Disque dur IBM 3380 d'une capacité d'1 Go

10. Principe d’un disque dur Une unité de disque dur est en fait constituée de plusieurs disques, ou plateaux, empilés et en rotation rapide autour du même axe . Chaque face d’un plateau est lue ou écrite par une tête de lecture. Afin de simplifier le mécanisme, toutes les têtes se déplacent en même temps, radialement (seule la distance tête-axe de rotation varie). Les disques sont structurés en pistes et en secteurs, Le nombre de pistes est fixé par la densité transversale (nombre de pistes par unité de longueur radiale). Cette densité dépend essentiellement de la précision du positionnement de la tête sur le disque.

12. Plateaux de disque dur.

13. Tête de disque dur de 2011. Tête de disque dur de 1970.

14. Les plateaux d’un disque dur et les têtes de lectures (à droite), qui sedéplacent toutes en même temps

15. Division d’un plateau de disque dur en pistes et en secteurs

16. Chaque piste ou secteur contient le même nombre d’octets (en fait, toutes les pistes n’ont pas la même longueur, mais la densité est plus grande sur les pistes du centre, de façon à obtenir le même volume d’information sur chaque piste). L’unité de lecture ou d’écriture sur le disque est le secteur. Le système complet est constitué d’une ensemble de disques empilés. Le contrôleur du disque doit être capable d’écrire ou de lire.

17. Pour repérer un secteur, il faut connaitre son plateau, le numéro de sa piste, et le numéro du secteur dans la piste. La plupart des systèmes introduisent la notion de cylindre : un cylindre est formé par l’ensemble des pistes de même position sur tous les plateaux. • Un secteur est alors repéré par : • – numéro de cylindre (donnant la distance tête-axe de rotation) ; • – numéro de piste (en fait le numéro de tête de lecture à utiliser) ; • – numéro du secteur (lié à l’angle).

19. Contrôleur de disque • Un contrôleur de disque est l’ensemble électronique qui est connecté directement à la mécanique d’un disque dur. La mission de cet ensemble est de piloter les moteurs de rotation et le déplacement des têtes de lecture/enregistrement, et d’interpréter les signaux électriques reçus de ces têtes pour les convertir en bits ou réaliser l’opération inverse afin 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 en fait 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.

20. Disque dur avec sa carte contrôleur d'interface IDE.

21. Capacité • La capacité d’un disque dur peut être calculée ainsi : nombre de cylindres × nombre de têtes × nombre de secteurs par piste × nombre d’octets par secteur (généralement 512). • Cependant les nombre de cylindres, têtes et secteurs sont fausses pour les disques utilisant le zone bit recording (enregistrement à densité constante), ou la translation d’adresses LBA. Sur les disques ATA de taille supérieure à 8 Go, les valeurs sont fixées à 255 têtes, 63 secteurs et un nombre de cylindres dépendant de la capacité réelle du disque afin de maintenir la compatibilité avec les systèmes d’exploitation plus anciens. • Par exemple avec un disque dur S-ATA Hitachi de fin 2005 : 63 secteurs × 255 têtes × 10 011 cylindres × 512 octets/secteur = 82 343 278 080 octets soit 76,688 Gio (ou 82,343 Go).

23. Temps d’accès • Le temps d’accès pour lire ou écrire un secteur du disque dur dépend de la vitesse de rotation du disque , et de la vitesse de déplacement des têtes et de la dimension du disque. • Chaque transfert (lecture ou écriture d’un secteur) demande les opérations suivantes : si les têtes ne sont pas déjà sur le bon cylindre, déplacement des têtes. On définit le temps de positionnement minimum (passage d’un cylindre au cylindre voisin), et le temps de positionnement moyen (passage à un cylindre quelconque, donc parcours en moyenne de la moitié du rayon).

24. attendre que le début du secteur visé arrive sous la tête de lecture : en moyenne, il faut que le disque tourne d’un demi-tour. Ce temps est appelé demi délai rotationnel. transfert des données, qui dure le temps nécessaire pour faire défiler le secteur entier sous la tête de lecture. • Le débit d’information maximal est déterminé par la vitesse de rotation du disque, la densité d’enregistrement longitudinale, et parfois limitée par le débit du bus d’entrées/ sorties reliant le disque à l’ordinateur. • Les fabricants de disques durs indiquent en général le temps d’accès moyen et le taux de transfert maximum (débit).

25. Quel disque dur choisir ? • Capacité : elle s'exprime en Go. Un disque de 40 Go est un minimum aujourd'hui. Pour du stockage vidéo, prenez au moins 80 Go, l'histoire d'être tranquille. • Vitesse de rotation : si vous faites du stockage pur, vous pouvez prendre un disque dur de 5400 tours à très forte capacité (au moins 160 Go). Si vous faites du montage Vidéo, un disque dur IDE à 7200 tours ou un disque SATA à 10000 tours s'impose. • Temps d'accès : visez le plus bas possible. Un bon disque dur fait des temps d'accès inférieurs à 10 millisecondes. Pensez à rajouter 3 millisecondes aux données souvent fausses communiquées par les constructeurs. • Interface : IDE, SCSI ou SATA ?. Le SATA ne fait pas progresser les performances des disques durs par rapport à L'IDE pour un même disque, cependant il dispose de fonctions comme le hot-plug (branchage/débranchage à chaud) et des disques durs tournant à 10000 tours/minute existent en SATA. Le SCSI n'est vraiment qu'à réserver aux mordus de montage vidéo ou de performancesextrêmes.

26. Les Supports optiques • Les supports optiques sont utilisés pour mettre en mémoire les sons, les images et les données numériques.

27. Les supports (ou disques) optiques: Les disques optiques (CD, DVD, Blu-Ray) sont des supports de données numériques utilisant la technologie du laser. Ces disques sont utilisés dans différents contextes (audio, musique, vidéo), et pas uniquement sur un ordinateur. Découvrons-les, et apprenons à les utiliser, pour différentes utilisations (sauvegardes, copies de sécurité, etc.)

28. Principe des disques optiques: • Dans le domaine de l'information, de l'audio et de la vidéo, un disque optique est un disque circulaire plat servant de média amovible qui offre une capacité de stockage importante (plusieurs Go) et une durée de conservation des données importantes (plusieurs années). Un disque optique est habituellement constitué de polycarbonate. • Les CD et les DVD sont les disques optiques les plus connus.

29. Le lecteur cd • Le Compact Disc (CD) a été inventé par Sony et Philips en 1981. Les spécifications du Compact Disc ont été étendues en 1984 afin de permettre au CD de stocker des données numériques, c'est le CD-ROM.

30. Géométrie d'un CD : • Le CD (Compact Disc) est un disque de 12 cm de diamètre d'épaisseur comprise entre 1.1 à 1.5 mm qui permet de stocker des informations numériques, c'est-à-dire correspondant à 800 Mo de données informatiques en langage binaire (0 ou 1)

31. Le disque CD était facile à transporter (12 cm de diamètre ou 8 cm pour le format mini) et ne s'usait pas (durée de vie pouvant atteindre une dizaine d'années).Il apportait en outre une qualité audio supérieure, du fait des données de type numérique.Il a été ensuite transposé au monde de l'ordinateur : on parle alors de CD-ROM (ComapctDisk Read Only Memory).Il a été utilisé sous cette forme comme support de livraison des logiciels informatiques.Devenu enregistrable, on l'appelle alors CD-R (Recordable = enregistrable).On a pu alors l'utiliser comme support de données (pour sauvegardes notamment).Le type CD+R offre plus de possibilités lors de la gravure.Devenu ré-enregistrable, on l'appelle alors CD-RW (Writable )Il devient réutilisable (avec toutefois un nombre limité de réutilisations).Sa capacité est de l'ordre de 700 Mo (ou 80 minutes de musique).

32. Composition d'un CD : Le CD se compose de trois couches superposées: • La couche principale qui est la plus épaisse est en polycarbonate, un plastique résistant et transparent (1) . Ce plastique laisse passer la lumière émise par le laser lors de la lecture d'un CD. • On trouve ensuite une couche métallique réfléchissante (2) très souvent en aluminium qui va réfléchir la lumière émise par le laser. Il y a par dessus tout ça une couche de vernis protecteur qui vient protéger le métal de l'agression des Ultra Violets (3) . Par dessus le tout, on trouve la surface imprimée qui sert à habiller le disque (4) .

34. Les couches composant un disque compact sont : • A)-Couche de polycarbonate comportant l'information codée sous la forme de cavités. • B)-Couche réfléchissante. • C)-Couche de laque prévenant l'oxydation • D)-Étiquette imprimée sur le dessus du disque. • E)-Le rayon laser traverse les cavités, est réfléchi, puis est détecté par le lecteur.

35. Les informations sont gravées sur un sillon unique, appelé piste. Enroulée en spirale, elle commence au centre du disque.

36. Lors de la lecture d'un CD de ce type, le faisceau laser traverse la couche de polycarbonate et rencontre ou non un creux. Le faisceau est ensuite réfléchi par la couche métallique. Le passage d'un creux à une bosse ou d'une bosse à un creux représente un 1 dans le langage binaire. Le reste représente un 0. La lumière du laser est alors fortement déviée (on dit qu'elle est réfractée), de telle sorte que la dose de lumière renvoyée par la couche réfléchissante est minime. Le lecteur comprend alors qu'il s'agit d'un 1. La longueur du motif qui suit, qu'il soit bosse ou creux, donne la longueur du nombre de 0 situés après. La succession de 0 et de 1 permet ensuite de lire le contenu du disque. A noter que contrairement aux disques durs, un CD n'a qu'une seule piste organisée en spirale

37. Composition logique d'un CD : • Les CD-ROM et CD audios sont constitués de trois zones qui constituent la zone de stockage d'informations : • La zone Lead-in: cette zone est située le plus au centre du CD, d'une largeur de 2mm (elle part du cercle situé à 23mm du rayon pour se terminer au cercle situé à 25mm du rayon). Cette zone permet au lecteur de CD-ROM de synchroniser sa vitesse pour lire les données • La zone de données ou zone Programme: elle part du cercle de rayon 25mm pour s'arrêter à un rayon de 58mm. Elle peut contenir 90 minutes de données au maximum. • La zone de fin ou zone de Lead-out: elle contient des zéros sur une durée minimum de 90 secondes et marque la fin du CD.

38. La lecture d'un CD : • La tête de lecture est composé d'un laser émettant un faisceau lumineux et d'une cellule photoélectrique chargée de capter le rayon réfléchi par le CD. Une lentille situé à proximité du CD focalise le faisceau laser sur les "trous et bosses".

39. Les deux modes de fonctionnement pour la lecture de CD: • La lecture à vitesse linéaire constante ( CLV): Lorsqu'un disque tourne, la vitesse des pistes situées au centre est moins importante que celle des pistes situées sur l'extérieur, ainsi il est nécessaire d'adapter la vitesse de rotation du disque en fonction de la position de la tête de lecture. • La lecture à vitesse de rotation angulaire constante ( CAV): • elle consiste à avoir une faible densité de données sur la périphérie du disque et une forte densité au centre du disque. De cette manière, les débits sont les mêmes au centre et à la périphérie du disque. En revanche, la capacité est moindre

41. La lumière émise par la diode laser est transformée en une onde plane grâce à une lentille située en sortie. Le faisceau de lumière est alors partiellement réfléchi sur un miroir semi-transparent (50%). Les lentilles de focalisation concentrent alors le faisceau réfléchi par le miroir sur le disque optique qui lui-même la réfléchit. Cette lumière réfléchie repasse alors par les lentilles puis le miroir semi-réfléchissant avant d’être focalisée par une dernière lentille sur la photodiode. La photodiode mesure alors l’amplitude du rayon reçu pour la convertir en un signal électrique exploitable par le système électronique du lecteur

42. Codage des informations : • La piste physique est constituée d'alvéoles d'une profondeur de 0,168 µm, d'une largeur de 0.67 µm et de longueur variable. Les pistes physiques sont écartées entre elles d'une distance d'environ 1.6µm. Le fond de l'alvéole est un creux, les espaces sont des plats.

43. Les informations gravées sur la couche métallique sont lues à l’aide d’une diode laser (couleur rouge pour les CD, longueur d’onde 780 nm et diamètre du spot 1,04 µm). La profondeur du creux est égale au quart de la longueur d’onde de la lumière émise par le Laser. La taille du faisceau est telle qu’elle rencontre systématiquement un plat lorsqu’elle est en face d’un creux. • Ainsi, lorsqu’uncreux se présente dans le faisceau, une partie est réfléchie par le plat, l’autre par le creux, la différence de marche entre ces deux faisceaux est λ/2. L’interférence est destructive et l’intensité lumineuse minimale (mais pas nulle). En l’absence de creux, la réflexion est telle que l’intensité lumineuse soit maximale. • L’information « 0 » ou « 1 » est alors obtenue de la façon suivante : • On a un « 1 » logique lors du passage d’un creux à une bosse ou d’une bosse à un creux (appelé front). ; • On a un « 0 » logique lorsqu’il n’y a pas de front.

45. C'est la longueur de l'alvéole qui permet de définir l'information. La taille d'un bit sur le CD est normalisée et correspond à la distance parcourue par le faisceau lumineux en 231.4 nanosecondes, soit 0.278 µm à la vitesse standard minimale de 1.2 m/s. • Il doit toujours y avoir au minimum deux bits à 0 entre deux bits consécutifs à 1 et il ne peut y avoir plus de 10 bits consécutifs à zéro entre deux bits à 1. C'est pourquoi la longueur d'une alvéole correspond au minimum à la longueur nécessaire pour stocker la valeur OO1 soit 0.833 µm et au maximum à la longueur nécessaire pour stocker la valeur 00000000001 soit 3.054 µm.

47. Ce type de codage correspond au code de Millerqui est un codage simple permettant de transmettre des informations sur une bande passante réduite et avec un débit élevé

48. Différenciation de lecteurs de CD-Rom: • interface (IDE ou SCSI) • vitesse exprimée en X (un X équivaut à 150 ko par seconde) • le temps d'accès exprimé en millisecondes. C'est le temps mis par le lecteur à passer d'une partie à une autre du CD.

49. Dvd : • le DVD ( Digital VersatilDisk) il s’agit d’un standard de disque optique annoncé en 1995 par plusieurs firmes électroniques .qui est analogique au CD-ROM mais avec des capacités plus importantescomme le CD-ROM on peut stocker toutes sortes d’informations numérisées en particulier le son ou enregistrements de vidéo numérique.

50. Le DVD a le même diamètre que le CD audio (12 cm), mais grâce à l'utilisation d'un laser à longueur d'onde réduite et à une augmentation de la densité d'inscription des données, sa capacité de mémoire sur une couche est multipliée par 7 et portée à 4,7 Go. En outre, on pourra fabriquer des disques DVD à structure bi-couche, chaque couche étant lue par un faisceau laser de longueur d'onde différente, ce qui portera la capacité de mémoire à 9 Go. En principe, en collant ensemble deux de ces disques à double couche comme on le fait avec le Laser Vision, on atteindrait une capacité totale de 18 Go. Ce disque est destiné à l'enregistrement de films vidéos avec compression de données ou à celui de textes et de données multimédias, comme le CD-ROM, mais dans ce cas avec des capacités de mémoire nettement supérieures.