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a) Le support magnétique

     Après avoir décrit le système binaire, nous allons présenter une des possibilités utilisées pour stocker de l'information sous forme binaire. Il s'agit du support magnétique. Ce type de support informatique est utilisé pour les disques durs magnétiques. Premièrement, nous présenterons les différentes parties d'un disque dur. Ensuite, nous aborderons l'écriture et la lecture sur ce support. Enfin, nous étudierons l'évolution du disque dur magnétique depuis sa création.

 

1) Présentation du disque dur magnétique:

 

     Un disque dur se compose de plusieurs plateaux tournant autour d’un axe à environ 7 200 tours/minute. On peut stocker de l'information sur les deux faces d'un plateau. Les têtes de lecture / écriture d'informations circulent à une distance des plateaux de 10 nm (1 nm = 10-9 mètre). Cette distance est maintenue par un coussin d'air créé par le plateau en rotation. La tête de lecture / écriture ne doit jamais toucher la surface du disque au risque d'endommager le disque. Dans ce cas, on parle d'atterrissage.

 

       Source

Disque dur magnétique victime d’un atterrissage. On peut remarquer une trace créée par la tête de lecture / écriture.

 

Ces têtes bougent grâce à un bras mécanique. Le contrôleur du disque (qui est aussi appelé la carte de commande) indique aux têtes de lecture / écriture l’endroit exact où elles doivent se positionner. Le schéma ci-dessous présente les différentes parties d'un disque dur :

 

      Schéma d’un disque dur  

     Source

 

Les plateaux d'un disque dur magnétique sont empilés les uns sur les autres.

Voici le schéma des différents plateaux d'un disque dur :

 

     Source

Schéma des différents plateaux d’un disque dur. Le tuyau correspond a l'axe autour duquel tournent les plateaux.

 

Un plateau est divisé en pistes elles-même divisées en secteurs comme présenté sur le schéma ci-dessous :

 

     Source

 

Schéma d'un plateau

 

Les plateaux du disque sont donc construits selon une géométrie bien définie. Cette géométrie permet au contrôleur du disque d'indiquer aux têtes de lecture / écriture l'endroit exact où elles doivent se positionner : on parle d'adresse sur le disque. Chaque secteur est caractérisé par ses coordonnées : (n° de piste, n° de face, n° de secteur). En formatant le disque dur, on attribue ses coordonnées à chaque secteur.

 

Les secteurs sont divisés en îlots d'aluminium qui sont capables de mémoriser leur champ magnétique même si le disque dur n'est plus alimenté.

 

2) L'écriture de l'information :

 

Le principe d'écriture d'information sur un support magnétique repose sur des électro-aimants. L’électro-aimant a la capacité de convertir l’énergie électrique en énergie magnétique lorsqu’il est parcouru par un courant électrique.

La tête d'écriture est composée d'un électro-aimant entouré d'une bobine de cuivre. La bobine de cuivre est traversée par un courant électrique ce qui change le sens du champ magnétique de l'électro-aimant.

Ce dernier peut ainsi inverser le sens de son champ magnétique (Nord en haut et Sud en bas ou l'inverse) en fonction du sens du courant traversant la bobine. Cet électro-aimant transmet le sens de son champ magnétique aux îlots qui sont sensibles au sens du champ magnétique environnant. Ils vont donc changer le sens de leur propre champ magnétique (NS ou SN).

Pour écrire un 1, il faut que deux îlots placés à côté l'un de l'autre aient un sens magnétique différent. Sinon, on écrit un 0. Ainsi, avec 8 îlots, on peut écrire un octet. Pour stocker dans un document texte le mot “Bonjour” vu précédemment, 56 îlots seront nécessaires.

Ce dessin schématise le fonctionnement de la tête à l'écriture :

 

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Vue en coupe d'un plateau avec de l'information arrivant au niveau de la tête d'écriture (voir flèche du haut).

 

C’est ainsi que la tête d'écriture magnétise les îlots du disque dans un sens ou dans un autre en fonction du sens du courant qui traverse sa bobine. Les îlots adoptent le même sens magnétique que l'électro-aimant.

 

3) La lecture de l'information :

 

La tête de lecture du disque dur, mise en mouvement avec le bras, est sensible au sens dans lequel se trouvent les champs magnétiques des îlots et détermine donc si l’îlot est dans un sens ou dans un autre (Nord en haut et Sud en bas ou Sud en haut et Nord en bas). Le passage d'un sens magnétique à un autre correspond à un 1 binaire. Tout le reste sera converti en 0.

La tête de lecture est donc composée d'une petite bobine de fil électrique sensible aux changements du sens du magnétisme des îlots sur un plateau. Le schéma ci-dessous montre le fonctionnement de la tête de lecture à la surface du plateau magnétisé.

 

     Source

 

Vue en coupe d'un plateau avec de l'information lue au niveau de la tête de lecture (voir flèche du haut).

 

4) L'évolution des disques durs :

 

La durée de vie d’un disque dur magnétique n’est pas supérieure à 15 ans en moyenne car l’exposition à un aimant détruit petit à petit le fonctionnement du magnétisme. La non-étanchéité du boîtier augmente le risque d’introduction de particules de poussière susceptibles d’endommager le disque et le mécanisme du bras. En effet, un simple grain de poussière peut casser le mécanisme du disque et avoir les mêmes effets qu'un atterrissage.

 

Les disques durs magnétiques sont donc de moins en moins utilisés. Ils sont complémentés par les disques durs SSD qui ont l'avantage de ne pas avoir d'éléments mécaniques donc de ne pas chauffer lors du fonctionnement et d'être beaucoup plus rapide. Cependant, les disques durs magnétiques ont considérablement évolué depuis leur création. En effet, le premier disque dur magnétique fut dévoilé par IBM en 1956. Il s'agissait de l'IBM 305 Ramac. Sa capacité était de 5 mégaoctets. Le prix du mégaoctet était de 10 000 $ / Mo ce qui portait le prix de vente à 50 000 $. Aujourd'hui, un disque dur magnétique classique a une capacité de 1 To et coûte environ 60 $ (d'après "Topachat.com"). Le prix par mégaoctet est donc de 60 / 1 000 000 = 0,00006 $ / Mo. Le prix a donc considérablement baissé.

Néanmoins, la recherche dans le domaine de stockage informatique est en pleine évolution et les disques durs magnétiques deviendront très prochainement obsolètes.

 

     Ibm 305 ramac IBM 305 Ramac - 1960

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Date de dernière mise à jour : 12/02/2017