2-Les supports principaux de la mémoire de masse
Aujourd'hui la mémoire qui subit le plus de miniaturisation est la mémoire de masse ; on parle ici des disques durs HDD, des disque dur SSD, des clés USB ainsi que des cartes SD.
On peut classer les différents supports de stockage de masse dans 4 générations, la première étant la plus ancienne et la quatrième l'actuelle.
Les autres supports qui ne font pas partie de la quatrième génération ne sont plus utilisés car devenus trop lents donc obsolètes.
On peut dire que les anciennes technologies électroniques sont aujourd'hui miniaturisées, les cartes SD ou clés USB ont remplacé en quelque sorte la carte perforée ou le ruban perforé. Ce n'est pas le cas pour les énormes disques durs. On retrouve par exemple en 1956 des disques durs comme l'IBM 350 pesant plus d'une tonne et de la taille de deux réfrigérateurs, pour une capacité de 5 méga-octets !
Dans ces cas là, il vaut mieux pour une personne disposer d'une bonne carte perforée pour écouter sa musique...
Première génération :
On retrouve les supports physiques tels que : la carte perforée et le ruban perforé. La carte perforée a été créée en 1725. Le ruban perforé est un long ruban de papier souple et solide percé de trous circulaires dans le sens de la largeur qui permettent d'encoder des valeurs sur un octet, soit 8 bits. Ces supports sont obsolètes depuis la fin des années 1990.
Deuxième génération :
On retrouve les supports magnétiques qui permettent de stocker durablement des informations, comme la bande magnétique ou la cassette, le disque dur, la disquette. Ce support de stockage est constitué de une ou deux faces qui sont recouvertes d'un matériau magnétique (particulier dans le cas des bandes et des disques flexibles, ou en couches minces dans le cas des disques durs), aimanté lors de l'écriture sur le support ; la lecture peut être soit magnétique, soit optique (support magnéto-optique). Les bandes magnétiques ne sont plus utilisées que pour la sauvegarde ou l'archivage des données. Elles restent néanmoins un support privilégié de sauvegarde et d'archivage des données en raison de leur très grande capacité de stockage. Ainsi, en 2008, les bandes ou cartouches permettent de stocker, généralement, plus de 200 gigaoctets. Les disquettes voient leur production s'arrêter en 2010, grâce ou a cause de Sony qui a annoncé la fin de sa commercialisation. La disquette devient donc obsolète, après presque un demi-siècle d'exploitation ! C'est un record qui n'est pas près d'être battu !
Troisième génération :
On retrouve les supports optiques, tels que les disque compacts (CD, CD-R ou CD-RW), le DVD (DVD-Rom ou DVD-RW) ou le Blu-ray.
Le disque optique est un support en polycarbonate recouvert d'une fiche couche d'aluminium.
Un rayon laser permet de lire les données (numériques) gravées sous forme de minuscules alvéoles alors que le disque est entraîné en rotation.
Ces disques étaient utilisés dans un premier temps pour la musique, on dit qu'ils étaient en lecture seule (c'est à dire qu'on ne peux pas modifier leur contenu)
Plus récemment, de nouveaux matériaux et des lasers plus évolués ont permis de fabriquer des disques optiques enregistrables et réenregistrables.
Encore plus récemment, des lasers plus fins ont permis de faire évoluer considérablement la capacité de ces disques.
En 2008, certains parlent de la mémoire du réseau Internet, car une information publiée sur Internet y reste quoi que l'on fasse, une image publiée par exemple sur un site très connu : Facebook, restera pour toujours sur leurs serveurs de stockage, à moins que la société restaure ses serveurs.
Quatrième génération :
On retrouve la clé USB, la carte SD et la carte micro SD sont des supports de stockage amovibles, inventés dans les années 2000, qui se branchent sur une console de jeux, un ordinateur et d'autres périphériques. Ces différents supports contiennent une mémoire flash et ne possèdent pas ou très peu d'éléments mécaniques, ce qui les rends très résistants aux chocs de la vie quotidienne.
Aujourd'hui la mémoire qui subit le plus de miniaturisation est la mémoire de masse ; on parle ici des disques durs HDD, des disque dur SSD, des clés USB ainsi que des cartes SD.
On peut classer les différents supports de stockage de masse dans 4 générations, la première étant la plus ancienne et la quatrième l'actuelle.
Les autres supports qui ne font pas partie de la quatrième génération ne sont plus utilisés car devenus trop lents donc obsolètes.
On peut dire que les anciennes technologies électroniques sont aujourd'hui miniaturisées, les cartes SD ou clés USB ont remplacé en quelque sorte la carte perforée ou le ruban perforé. Ce n'est pas le cas pour les énormes disques durs. On retrouve par exemple en 1956 des disques durs comme l'IBM 350 pesant plus d'une tonne et de la taille de deux réfrigérateurs, pour une capacité de 5 méga-octets !
Dans ces cas là, il vaut mieux pour une personne disposer d'une bonne carte perforée pour écouter sa musique...
Première génération :
On retrouve les supports physiques tels que : la carte perforée et le ruban perforé. La carte perforée a été créée en 1725. Le ruban perforé est un long ruban de papier souple et solide percé de trous circulaires dans le sens de la largeur qui permettent d'encoder des valeurs sur un octet, soit 8 bits. Ces supports sont obsolètes depuis la fin des années 1990.
Deuxième génération :
On retrouve les supports magnétiques qui permettent de stocker durablement des informations, comme la bande magnétique ou la cassette, le disque dur, la disquette. Ce support de stockage est constitué de une ou deux faces qui sont recouvertes d'un matériau magnétique (particulier dans le cas des bandes et des disques flexibles, ou en couches minces dans le cas des disques durs), aimanté lors de l'écriture sur le support ; la lecture peut être soit magnétique, soit optique (support magnéto-optique). Les bandes magnétiques ne sont plus utilisées que pour la sauvegarde ou l'archivage des données. Elles restent néanmoins un support privilégié de sauvegarde et d'archivage des données en raison de leur très grande capacité de stockage. Ainsi, en 2008, les bandes ou cartouches permettent de stocker, généralement, plus de 200 gigaoctets. Les disquettes voient leur production s'arrêter en 2010, grâce ou a cause de Sony qui a annoncé la fin de sa commercialisation. La disquette devient donc obsolète, après presque un demi-siècle d'exploitation ! C'est un record qui n'est pas près d'être battu !
Troisième génération :
On retrouve les supports optiques, tels que les disque compacts (CD, CD-R ou CD-RW), le DVD (DVD-Rom ou DVD-RW) ou le Blu-ray.
Le disque optique est un support en polycarbonate recouvert d'une fiche couche d'aluminium.
Un rayon laser permet de lire les données (numériques) gravées sous forme de minuscules alvéoles alors que le disque est entraîné en rotation.
Ces disques étaient utilisés dans un premier temps pour la musique, on dit qu'ils étaient en lecture seule (c'est à dire qu'on ne peux pas modifier leur contenu)
Plus récemment, de nouveaux matériaux et des lasers plus évolués ont permis de fabriquer des disques optiques enregistrables et réenregistrables.
Encore plus récemment, des lasers plus fins ont permis de faire évoluer considérablement la capacité de ces disques.
En 2008, certains parlent de la mémoire du réseau Internet, car une information publiée sur Internet y reste quoi que l'on fasse, une image publiée par exemple sur un site très connu : Facebook, restera pour toujours sur leurs serveurs de stockage, à moins que la société restaure ses serveurs.
Quatrième génération :
On retrouve la clé USB, la carte SD et la carte micro SD sont des supports de stockage amovibles, inventés dans les années 2000, qui se branchent sur une console de jeux, un ordinateur et d'autres périphériques. Ces différents supports contiennent une mémoire flash et ne possèdent pas ou très peu d'éléments mécaniques, ce qui les rends très résistants aux chocs de la vie quotidienne.
![Picture](/uploads/4/5/6/9/45695089/editor/sony-style-white-16go-k0301201293842a-1304580360732.jpeg?1482611423)
Après avoir acquis plusieurs connaissances sur la mémoire de masse, nous pouvons étudier le principe de fonctionnement de deux des supports les plus connus : la clé USB ainsi que du disque dur ( technologie HDD ici ). Puis nous allons étudier différentes technologies qui miniaturisent ces supports ce qui améliorent le stockage de l'information.
a) La clé USB
Le principe de fonctionnement d'une clé USB :
La clé USB utilise le même principe que la mémoire Ram (mémoire vive), sauf que cette dernière est alimentée continuellement en électricité, c’est le principe de la mémoire flash. La clé USB doit sa rapidité à la mémoire flash, car contrairement à un disque dur, la mémoire flash est entièrement électronique alors qu’un disque dur est mécanique, un bras de lecture doit ce déplacer sur le disque pour lire des données et cela prend un certain temps. Contrairement à la mémoire flash, la mémoire Ram est une mémoire vive et l’ordinateur stoppe et autorise l’alimentation électrique à une certaine fréquence pour supprimer les données dans cette mémoire. Leurs types de mémoires est dite «électronique ». Ce sont des circuits électroniques en silicium. Cet ensemble de circuits n’est généralement pas très grand ; cette puce s’étend sur quelques mm².
a) La clé USB
Le principe de fonctionnement d'une clé USB :
La clé USB utilise le même principe que la mémoire Ram (mémoire vive), sauf que cette dernière est alimentée continuellement en électricité, c’est le principe de la mémoire flash. La clé USB doit sa rapidité à la mémoire flash, car contrairement à un disque dur, la mémoire flash est entièrement électronique alors qu’un disque dur est mécanique, un bras de lecture doit ce déplacer sur le disque pour lire des données et cela prend un certain temps. Contrairement à la mémoire flash, la mémoire Ram est une mémoire vive et l’ordinateur stoppe et autorise l’alimentation électrique à une certaine fréquence pour supprimer les données dans cette mémoire. Leurs types de mémoires est dite «électronique ». Ce sont des circuits électroniques en silicium. Cet ensemble de circuits n’est généralement pas très grand ; cette puce s’étend sur quelques mm².
![Picture](/uploads/4/5/6/9/45695089/pc-images-memtab_orig.png)
Leurs structure est appelée "matrice" c'est un tableau composé de lignes et de colonnes régulièrement disposé dans l'espace. Dans ces lignes et colonnes, on retrouve de minuscules cellules ( un millionième de millimètre de coté), elles contiennent des charges électriques, positives ou négatives, chacune représente "1" ou "0", c'est le langage binaire.
Dans sa matrice, chaque cellule est constituée d’un unique transistor d’un genre particulier, dit «à grille flottante ». Cette grille est constituée d’oxyde de silicium et isolée des autres éléments du transistor, elle a pour particularité physique de conserver une charge d’électrons durant de très longues périodes. On peut utiliser l’image de l’eau pour décrire le fonctionnement de la mémoire flash dans une puce.
Cette grille flottante joue à la fois le rôle de vanne et de réservoir : lorsque le réservoir est rempli , c’est à dire que lorsque la grille est chargée en électrons, l’eau ne peut plus s’écouler ; le transistor est dit «bloqué ». Le courant ne passe plus, c’est l’équivalent d’un 0. Lorsque le réservoir est vide, «l’eau peut circuler ». Le transistor est dit passant : c’est l’équivalent d’un 1. L’écriture et l’effacement des données dans une mémoire Flash s’effectuent par l’application de différentes tensions aux points d’entrée de la cellule.
Ces opérations soumettent la grille flottante à de rudes épreuves ; on estime qu’une mémoire Flash peut supporter jusqu’à 100 000 écritures et effacements, selon la qualité de l’oxyde utilisé pour la grille.
Comment écrit-on sur une cellule constituant la mémoire flash ?
-Écriture d’une cellule
Lors de l’écriture d’un bit dans une cellule, une tension de 12 V est envoyé sur la grille. Les électrons sont alors fortement attirés vers la grille. Les électrons s’amassent dans la grille flottante, où ils restent bloqués.
-Effacement d’une cellule
Lors de l’effacement des données, une tension de 12 V emmagasinée par le condensateur, est envoyée sur l’endroit d’où provenaient les électrons. Ainsi les électrons qui se trouvaient sur la grille flottante sont attirés à l’opposé de celle-ci. C’est ainsi, grâce à la mémoire flash, qu’une clé USB fonctionne avec rapidité.
-La lecture d'une cellule
Pour lire une cellule, c'est plutôt simple, il faut connaître si le transistor est passant ou bloquant. Le fait de connaître l’état du transistor permet de déduire l’état de la charge sur la grille flottante. Si le transistor est passant, la bit vaut 1, la grille est déchargée. Si le transistor est bloquant, la bit vaut 0, la grille est chargée en électrons.
C'est ainsi que l'ordinateur connaît si la bit vaut 1 ou 0, pour ensuite assembler toute ces informations pour crée le langage binaire.
Dans sa matrice, chaque cellule est constituée d’un unique transistor d’un genre particulier, dit «à grille flottante ». Cette grille est constituée d’oxyde de silicium et isolée des autres éléments du transistor, elle a pour particularité physique de conserver une charge d’électrons durant de très longues périodes. On peut utiliser l’image de l’eau pour décrire le fonctionnement de la mémoire flash dans une puce.
Cette grille flottante joue à la fois le rôle de vanne et de réservoir : lorsque le réservoir est rempli , c’est à dire que lorsque la grille est chargée en électrons, l’eau ne peut plus s’écouler ; le transistor est dit «bloqué ». Le courant ne passe plus, c’est l’équivalent d’un 0. Lorsque le réservoir est vide, «l’eau peut circuler ». Le transistor est dit passant : c’est l’équivalent d’un 1. L’écriture et l’effacement des données dans une mémoire Flash s’effectuent par l’application de différentes tensions aux points d’entrée de la cellule.
Ces opérations soumettent la grille flottante à de rudes épreuves ; on estime qu’une mémoire Flash peut supporter jusqu’à 100 000 écritures et effacements, selon la qualité de l’oxyde utilisé pour la grille.
Comment écrit-on sur une cellule constituant la mémoire flash ?
-Écriture d’une cellule
Lors de l’écriture d’un bit dans une cellule, une tension de 12 V est envoyé sur la grille. Les électrons sont alors fortement attirés vers la grille. Les électrons s’amassent dans la grille flottante, où ils restent bloqués.
-Effacement d’une cellule
Lors de l’effacement des données, une tension de 12 V emmagasinée par le condensateur, est envoyée sur l’endroit d’où provenaient les électrons. Ainsi les électrons qui se trouvaient sur la grille flottante sont attirés à l’opposé de celle-ci. C’est ainsi, grâce à la mémoire flash, qu’une clé USB fonctionne avec rapidité.
-La lecture d'une cellule
Pour lire une cellule, c'est plutôt simple, il faut connaître si le transistor est passant ou bloquant. Le fait de connaître l’état du transistor permet de déduire l’état de la charge sur la grille flottante. Si le transistor est passant, la bit vaut 1, la grille est déchargée. Si le transistor est bloquant, la bit vaut 0, la grille est chargée en électrons.
C'est ainsi que l'ordinateur connaît si la bit vaut 1 ou 0, pour ensuite assembler toute ces informations pour crée le langage binaire.
Comment miniaturiser une mémoire flash pour un support USB ? :
Aujourd’hui les ingénieurs sont confronté à un problème. La taille des transistors qui composent les puces d’une mémoire flash est devenue extrêmement petite ; les transistors sont composés de silicium : un élément semi-conducteur, c'est a dire qu'il ne conduit pas parfaitement l'électricité, mais n'est pas non plus un parfait isolant. Les ingénieurs, au milieu du 20ème siècle, pour réduire la taille des énormes composants, ont eu l’idée de remplacer le germanium, par du silicium qui est plus résistant, plus souple et moins sensible à la température.
Maintenant un nouveau matériau pointe le bout de son nez.
Les ingénieurs ont l’idée de remplacer le silicium, par de la graphène, c’est un matériaux très prometteur, il permettrait de fabriquer des transistors ultra puissants. Le graphène est un semi-conducteur. De plus on s’intéresse au graphène car il peut permettre la construction de « nano-transistors », c’est à dire un transistor de l’ordre du nanomètre.
Pour miniaturiser les cellules d’une mémoire flash, les chercheurs travaillent sur les nano-technologies, ils doivent trouver le moyen de fabriquer un système dans lequel, des molécules uniques feront fonctionner le système. Les ingénieurs travaillent sur un transistor composé d’une feuille de graphène (épaisseur d’un atome), puis sur cette dernière une couche de molécules organiques. Les chercheurs ont réussi à contrôler la charge électrique des molécules organiques sur cette feuille.
Aujourd’hui les ingénieurs sont confronté à un problème. La taille des transistors qui composent les puces d’une mémoire flash est devenue extrêmement petite ; les transistors sont composés de silicium : un élément semi-conducteur, c'est a dire qu'il ne conduit pas parfaitement l'électricité, mais n'est pas non plus un parfait isolant. Les ingénieurs, au milieu du 20ème siècle, pour réduire la taille des énormes composants, ont eu l’idée de remplacer le germanium, par du silicium qui est plus résistant, plus souple et moins sensible à la température.
Maintenant un nouveau matériau pointe le bout de son nez.
Les ingénieurs ont l’idée de remplacer le silicium, par de la graphène, c’est un matériaux très prometteur, il permettrait de fabriquer des transistors ultra puissants. Le graphène est un semi-conducteur. De plus on s’intéresse au graphène car il peut permettre la construction de « nano-transistors », c’est à dire un transistor de l’ordre du nanomètre.
Pour miniaturiser les cellules d’une mémoire flash, les chercheurs travaillent sur les nano-technologies, ils doivent trouver le moyen de fabriquer un système dans lequel, des molécules uniques feront fonctionner le système. Les ingénieurs travaillent sur un transistor composé d’une feuille de graphène (épaisseur d’un atome), puis sur cette dernière une couche de molécules organiques. Les chercheurs ont réussi à contrôler la charge électrique des molécules organiques sur cette feuille.
Les chercheurs, ont remarqué que lorsque l’on délivre un champs électrique sur le graphène, on remarque que ce dernier à tendance à facilement céder ses électrons aux molécules organiques autour de lui. Cela rappelle le système utilisé par la mémoire flash. Lorsque le graphène livre ses électrons aux molécules organiques, la position est « ouvert », puis lorsque les molécules organiques n’ont pas reçu d’électrons de la part du graphène, la position est dite « fermé ». C’est ainsi que les ingénieurs peuvent coder une information en utilisant le principe de la mémoire flash. En utilisant cette nouvelle technologie, qui pour l’instant est sous forme de prototype, il devient enfin possible de fabriquer une mémoire flash nouvelle génération, ultra rapide grâce à sa base en graphène et ultra miniaturisée grâce à sa composition sous forme de feuille d’atomes.
Les ingénieurs ont créé le premier prototype de mémoire flash sur une base de graphène ultra fin et puissant.
Pourquoi passer sur une mémoire flash à base de graphène et de molécule organiques ?
Aujourd’hui, la miniaturisation de la mémoire flash pose quelques problèmes : La taille des circuits électroniques est devenue très petite, cependant, des problèmes physiques apparaissent. Le vrai problème est « l’effet tunnel », c’est à dire que lorsqu’une charge électrique est envoyée pour attirer les électrons, cette dernière traverse les matières qui composent la cellule ainsi que le transistor. Ainsi la charge électrique n’est plus sous contrôle et va ou bon lui semble et sème le désordre.
De plus on retrouve un problème important, lors de l'écriture d'un bit, le transistor subi des charges électriques importantes, il subit des conditions plutôt extrêmes. C'est pour cela que l'on retrouve des SSD et des clé USB de taille modeste ( de 2 go a 300 go environ ) comparé au disque dur qui peux supporter plusieurs Téra octets de stockage.
On peut noter qu'il y a un autre problème lors de la miniaturisation de la mémoire flash, lorsque l'on veux réduire la taille des composants de la mémoire, il faut réduire la taille des cellules, la grille flottante, qui retient les électrons, et donc l'information. Au moment de l'opération d'écriture, si la grille est trop fine, elle laissera fuir les électrons et donc l'information.
Le but de miniaturiser une clé USB et donc la mémoire flash est, comme nous lavons dit dans l'introduction, de réduire la taille que prennent les transistors, pour ensuite libérer de la place pour d'autres transistors, peut être plus puissants, ou une autre technologie améliorant les performance de la clé USB et de la mémoire flash.
Les ingénieurs ont créé le premier prototype de mémoire flash sur une base de graphène ultra fin et puissant.
Pourquoi passer sur une mémoire flash à base de graphène et de molécule organiques ?
Aujourd’hui, la miniaturisation de la mémoire flash pose quelques problèmes : La taille des circuits électroniques est devenue très petite, cependant, des problèmes physiques apparaissent. Le vrai problème est « l’effet tunnel », c’est à dire que lorsqu’une charge électrique est envoyée pour attirer les électrons, cette dernière traverse les matières qui composent la cellule ainsi que le transistor. Ainsi la charge électrique n’est plus sous contrôle et va ou bon lui semble et sème le désordre.
De plus on retrouve un problème important, lors de l'écriture d'un bit, le transistor subi des charges électriques importantes, il subit des conditions plutôt extrêmes. C'est pour cela que l'on retrouve des SSD et des clé USB de taille modeste ( de 2 go a 300 go environ ) comparé au disque dur qui peux supporter plusieurs Téra octets de stockage.
On peut noter qu'il y a un autre problème lors de la miniaturisation de la mémoire flash, lorsque l'on veux réduire la taille des composants de la mémoire, il faut réduire la taille des cellules, la grille flottante, qui retient les électrons, et donc l'information. Au moment de l'opération d'écriture, si la grille est trop fine, elle laissera fuir les électrons et donc l'information.
Le but de miniaturiser une clé USB et donc la mémoire flash est, comme nous lavons dit dans l'introduction, de réduire la taille que prennent les transistors, pour ensuite libérer de la place pour d'autres transistors, peut être plus puissants, ou une autre technologie améliorant les performance de la clé USB et de la mémoire flash.
![Photo](/uploads/4/5/6/9/45695089/published/ld0002839289-2.jpg?1487968501)
b) Le disque dur
Le principe de fonctionnement du disque dur :
Le disque dur est depuis son invention, le support de stockage le plus utilisé dans le monde, on peux y stocker des millions de données. Ce n'est pas une mémoire volatile, lorsque que l'on enregistre une donnée, puis si on coupe l'alimentation de l'ordinateur, le disque n'aura pas effacé cette dernière, c'est le but de la mémoire de masse.
Un disque dur est constitué de plusieurs plateaux, et non pas d'un seul. Ils sont rigides, soit en métal, verre ou céramique. Les disques sont empilés les uns sur les autres à une distance très faible, et appelés plateaux.
Les disques tournent autour d'un axe dans le sens inverse d'une aiguille d'une montre. Nous savons que l'ordinateur comprend en binaire, ainsi le disque stocke des Bits (0 ou 1), ces bits sont stockés les uns à coté des autres sur une fine couche magnétique de quelques microns d'épaisseur. elle est recouverte d'un film protecteur.
La lecture et l'écriture se fait grâce à des têtes de lectures, situées des deux cotés des plateaux. Ces têtes fonctionnent grâce à l'électro-magnétisme, elles sont soulevées et déplacées par des aimants pour pouvoir lire l'information. Les têtes de lecture sont à quelques microns de la surface du disque. Les têtes de lecture et les disques sont séparées par une fine couche d'air. Les têtes ont accès sur toute la surface des plateaux.
Le principe de fonctionnement du disque dur :
Le disque dur est depuis son invention, le support de stockage le plus utilisé dans le monde, on peux y stocker des millions de données. Ce n'est pas une mémoire volatile, lorsque que l'on enregistre une donnée, puis si on coupe l'alimentation de l'ordinateur, le disque n'aura pas effacé cette dernière, c'est le but de la mémoire de masse.
Un disque dur est constitué de plusieurs plateaux, et non pas d'un seul. Ils sont rigides, soit en métal, verre ou céramique. Les disques sont empilés les uns sur les autres à une distance très faible, et appelés plateaux.
Les disques tournent autour d'un axe dans le sens inverse d'une aiguille d'une montre. Nous savons que l'ordinateur comprend en binaire, ainsi le disque stocke des Bits (0 ou 1), ces bits sont stockés les uns à coté des autres sur une fine couche magnétique de quelques microns d'épaisseur. elle est recouverte d'un film protecteur.
La lecture et l'écriture se fait grâce à des têtes de lectures, situées des deux cotés des plateaux. Ces têtes fonctionnent grâce à l'électro-magnétisme, elles sont soulevées et déplacées par des aimants pour pouvoir lire l'information. Les têtes de lecture sont à quelques microns de la surface du disque. Les têtes de lecture et les disques sont séparées par une fine couche d'air. Les têtes ont accès sur toute la surface des plateaux.
On peut noter que les têtes sont reliées entre elles, et seulement une tête peut lire et écrire à un instant précis. On appelle cylindre l'ensemble des données stockées verticalement sur la totalité des disques.
On peut rajouter que le disque dur est contenu dans un seul boîtier hermétique, car la moindre particule ou poussière sur les plateaux peut abîmer la surface des disques et peut entraîner une perte des données.
Les têtes de lecture sont appelées : têtes inductives du faite quelles peuvent générer un champ magnétique. Lors de l'écriture, les têtes de lecture vont créér un champs magnétique positif ou négatif, qui vient polariser la surface du disque sur une zone minime. Quand la tête de lecture passera sur cette zone, elle remarquera un changement de polarité, induisant un courant dans la tête, qui sera par la suite transformé et converti par un convertisseur analogique/numérique en 0 et 1 (bits). On peut noter que chaque centimètre carré d'un disque peut contenir plus de 30 000 000 000 de bits.
On peut rajouter que le disque dur est contenu dans un seul boîtier hermétique, car la moindre particule ou poussière sur les plateaux peut abîmer la surface des disques et peut entraîner une perte des données.
Les têtes de lecture sont appelées : têtes inductives du faite quelles peuvent générer un champ magnétique. Lors de l'écriture, les têtes de lecture vont créér un champs magnétique positif ou négatif, qui vient polariser la surface du disque sur une zone minime. Quand la tête de lecture passera sur cette zone, elle remarquera un changement de polarité, induisant un courant dans la tête, qui sera par la suite transformé et converti par un convertisseur analogique/numérique en 0 et 1 (bits). On peut noter que chaque centimètre carré d'un disque peut contenir plus de 30 000 000 000 de bits.
Pour écrire sur un disque dur, les têtes de lecture commencent par écrire des données sur la périphérie du disque (piste 0), puis au fur et à mesure, les têtes se rapprochent du centre pour inscrire. Les pistes sont divisées en secteurs. Ils contiennent au maximum 512 Octets.
On appelle cylindre l'ensemble des données situées sur une même piste sur des plateaux différents (c'est-à-dire placé verticalement les unes aux dessus des autres) car cela forme un "cylindre" de données dans l'espace.
On appelle enfin cluster (ou en français unité d'allocation) la zone minimale que peut occuper un fichier sur le disque. En effet le système d'exploitation exploite des blocs qui sont en fait plusieurs secteurs (entre 1 et 16 secteurs). Un fichier minuscule devra donc occuper plusieurs secteurs (un cluster).
C'est ainsi que fonctionne un disque dur.
A noter : les tête de lecture sont pilotées par une puce qui est reliée à l'ordinateur. C'est elle qui reçoit l'information et l'envoie aux têtes de lecture pour l'enregistrer.
C'est ainsi que fonctionne un disque dur.
A noter : les tête de lecture sont pilotées par une puce qui est reliée à l'ordinateur. C'est elle qui reçoit l'information et l'envoie aux têtes de lecture pour l'enregistrer.
Comment miniaturiser le disque dur ?
Le changement d'écriture :
Le stockage d'un bit se fait en aimantant la cellule dans une direction pour stocker un 1 et dans l'autre sens pour un 0. Cependant, plus on miniaturise un disque dur, plus les données sont fragilisées. En effet, quand on miniaturise un disque dur, les bits sont de plus en plus rapprochés, et ces derniers subissent un champs de démagnétisation, un peux comme deux aimants qui se repoussent. Dans ce cas là, la coercivité doit être accrue pour réduire au maximum les flux magnétiques qui pourraient nuire à la sauvegarde des données.
Mais dans les disques nouvelle génération, on peut effectuer un enregistrement magnétique perpendiculaire. C'est à dire que la tête enregistre les bits verticalement par rapport au disque. La tête de lecture, polarise les bits perpendiculairement par rapport au disque. Cela permet de stocker plus de données sur le disque et surtout, cela réduit le risque de pertes de données, car les bits adjacents s'attirent au lieu de ce repousser. Cela est possible grâce à la sous couche magnétique et elle permet un plus grand champs d'écriture.
Le changement d'écriture :
Le stockage d'un bit se fait en aimantant la cellule dans une direction pour stocker un 1 et dans l'autre sens pour un 0. Cependant, plus on miniaturise un disque dur, plus les données sont fragilisées. En effet, quand on miniaturise un disque dur, les bits sont de plus en plus rapprochés, et ces derniers subissent un champs de démagnétisation, un peux comme deux aimants qui se repoussent. Dans ce cas là, la coercivité doit être accrue pour réduire au maximum les flux magnétiques qui pourraient nuire à la sauvegarde des données.
Mais dans les disques nouvelle génération, on peut effectuer un enregistrement magnétique perpendiculaire. C'est à dire que la tête enregistre les bits verticalement par rapport au disque. La tête de lecture, polarise les bits perpendiculairement par rapport au disque. Cela permet de stocker plus de données sur le disque et surtout, cela réduit le risque de pertes de données, car les bits adjacents s'attirent au lieu de ce repousser. Cela est possible grâce à la sous couche magnétique et elle permet un plus grand champs d'écriture.
Cette technologie permet de stocker plus de bits sur un espace réduit et donc de minimiser la taille du disque en gardant les mêmes caractéristiques.
Un nouveau support qui remplace le disque dur :
Contrairement au disque dur HDD, le SSD utilise de la mémoire flash et n'est pas mécanique. L'avantage du SSD est sa rapidité avec un temps d'accès inférieur à 1 ms (milliseconde) contre 12ms pour un disque dur HDD classique. Il consomme également peu d'énergie et est silencieux.
L'absence de partie mécanique le rend beaucoup plus fiable et ses composants électroniques s'usent beaucoup moins que de la mécanique. Le disque SSD utilise le même principe de fonctionnement que la clé USB. Il peut contenir plusieurs téraoctets. Mais le prix du SSD est environ 4 à 5 fois plus chèr qu'un disque dur classique.
Le SSD permet un démarrage d'un système windows beaucoup plus rapidement. Par exemple, "windows vista" met environ 1 minute à démarer avec un HDD contre 30 secondes avec un SSD. Cependant les cellules de la mémoire flash s'usent à chaque utilisation.
Il existe plusieurs types de cellules. Par exemple, les cellules SLC peuvent effectuer 100000 cycles d’écriture/lecture alors que les puces MLC supporteraient seulement 10000 cycles.Les cellules ne peuvent pas retenir les données indéfiniment, elle peuvent s'effacer au bout d'une dizaine d'années.
Exemple de SSD :
Contrairement au disque dur HDD, le SSD utilise de la mémoire flash et n'est pas mécanique. L'avantage du SSD est sa rapidité avec un temps d'accès inférieur à 1 ms (milliseconde) contre 12ms pour un disque dur HDD classique. Il consomme également peu d'énergie et est silencieux.
L'absence de partie mécanique le rend beaucoup plus fiable et ses composants électroniques s'usent beaucoup moins que de la mécanique. Le disque SSD utilise le même principe de fonctionnement que la clé USB. Il peut contenir plusieurs téraoctets. Mais le prix du SSD est environ 4 à 5 fois plus chèr qu'un disque dur classique.
Le SSD permet un démarrage d'un système windows beaucoup plus rapidement. Par exemple, "windows vista" met environ 1 minute à démarer avec un HDD contre 30 secondes avec un SSD. Cependant les cellules de la mémoire flash s'usent à chaque utilisation.
Il existe plusieurs types de cellules. Par exemple, les cellules SLC peuvent effectuer 100000 cycles d’écriture/lecture alors que les puces MLC supporteraient seulement 10000 cycles.Les cellules ne peuvent pas retenir les données indéfiniment, elle peuvent s'effacer au bout d'une dizaine d'années.
Exemple de SSD :
Pourquoi utiliser une écriture perpendiculaire sur un disque dur ? ou changer son disque dur, par un SSD ?
L'écrire perpendiculaire sur un disque dur comporte un avantage majeur dans la miniaturisation du disque dur. Écrire les bits verticalement permet de prendre moins de place physique sur le disque.
La miniaturisation du disque dur a atteint ses limites physiques ; c'est à dire qu'un problème physique apparait "le super paramagnétisme". On a atteint les limites de la miniaturisation des particules métalliques magnétisées, pour inscrire des données binaires sur la surface d'un disque. Les polarités des différents bits peuvent se confronter et se modifier. Ce phénomène peut inverser la polarité, c'est-à-dire transformer des zéro en un, et donc occasionner des pertes de données.
Passer sur un disque dur SSD permet de meilleurs performances, moins de nuisances sonores, et une consommation en électricité plus faible. Il est plus solide que le disque dur car il ne comporte pas de partie mécanique. C'est pour cela que le SSD s'impose progressivement comme remplaçant du disque dur malgré son prix peu attractif, pour l'instant.
L'écrire perpendiculaire sur un disque dur comporte un avantage majeur dans la miniaturisation du disque dur. Écrire les bits verticalement permet de prendre moins de place physique sur le disque.
La miniaturisation du disque dur a atteint ses limites physiques ; c'est à dire qu'un problème physique apparait "le super paramagnétisme". On a atteint les limites de la miniaturisation des particules métalliques magnétisées, pour inscrire des données binaires sur la surface d'un disque. Les polarités des différents bits peuvent se confronter et se modifier. Ce phénomène peut inverser la polarité, c'est-à-dire transformer des zéro en un, et donc occasionner des pertes de données.
Passer sur un disque dur SSD permet de meilleurs performances, moins de nuisances sonores, et une consommation en électricité plus faible. Il est plus solide que le disque dur car il ne comporte pas de partie mécanique. C'est pour cela que le SSD s'impose progressivement comme remplaçant du disque dur malgré son prix peu attractif, pour l'instant.
c) Complément
Les matériaux utilisés pour fabriquer les mémoires coûtant très chers et les ressources de la terre n'étant pas inépuisables, depuis plusieurs décennies les grands laboratoires biologiques se sont intéressés à la mémoire de certaines bactéries. Ainsi en utilisant des impulsions lumineuses ils apprennent à dresser des bactéries et à réutiliser leurs acquis. Les essais pratiqués semblent très prometteurs. Ainsi l'on s’achemine peut-être vers des mémoires et un ordinateur " vert " consommant très très peu d'électricité.
Le principe est d'injecter des données ressemblant à de l'ADN viral dans une colonie de bactéries. Elles vont utiliser leur CRISPR naturel afin d'assimiler les données dans leur code génétique. Dans une colonie, chaque bactérie pourra alors êtres exploitée en tant que disque dur en dispersant des segments libres de faux ADN viral .
Les bactéries stockent les nouveaux souvenirs de leur systèmes immunitaire séquentiellement ce qui veut dire que les données extraient de l'ADN viral vont êtres rangées chronologiquement de leur assimilation par la bactéries.
Malgré que toutes les bactéries ne récupèreraient pas toutes les données, on pourrait génotyper des millions de bactéries afin d’extraire statistiquement l'intégralité des données sans aucune perte d'informations.
Le principe est d'injecter des données ressemblant à de l'ADN viral dans une colonie de bactéries. Elles vont utiliser leur CRISPR naturel afin d'assimiler les données dans leur code génétique. Dans une colonie, chaque bactérie pourra alors êtres exploitée en tant que disque dur en dispersant des segments libres de faux ADN viral .
Les bactéries stockent les nouveaux souvenirs de leur systèmes immunitaire séquentiellement ce qui veut dire que les données extraient de l'ADN viral vont êtres rangées chronologiquement de leur assimilation par la bactéries.
Malgré que toutes les bactéries ne récupèreraient pas toutes les données, on pourrait génotyper des millions de bactéries afin d’extraire statistiquement l'intégralité des données sans aucune perte d'informations.