Qu'est-ce qu'un disque dur (disque dur) ?

Un disque dur, ou disque dur, est un périphérique de stockage de données traditionnel qui utilise des pièces mécaniques pour lire et écrire des informations numériques. Il est construit autour d'un ensemble de disques rotatifs, également appelés plateaux, recouverts d'un matériau magnétique. Les plateaux sont associés à des têtes magnétiques, généralement disposées sur un bras d'actionnement mobile, qui lisent et écrivent des données sur la surface du disque. Ces têtes magnétiques « volent » juste au-dessus de la surface du disque sur une fine couche d'air créée par la rotation du disque, permettant un stockage de données très dense. Les données stockées sur ces plateaux se présentent sous forme de code binaire (une série de 1 et de 0).

Les disques durs ont été le principal support de diffusion de masse stockage de données numériques pour les ordinateurs depuis leur introduction dans les années 1950 en raison de leur rentabilité et de leurs grandes capacités de stockage. Ils sont utilisés pour un large éventail d'applications, depuis les ordinateurs personnels et portables jusqu'aux data centers et solutions de stockage externes, même si elles sont confrontées à une concurrence croissante de la part de disques durs à semi-conducteurs (SSD).

Un bref aperçu historique du développement des disques durs

L’histoire du disque dur reflète les avancées majeures dans le domaine du stockage informatique. À partir des années 1950, l'unité de stockage sur disque IBM 350, introduite dans le cadre du système IBM 3.0 RAMAC, a été le premier disque dur offrant 5 Mo de stockage. Les années 1960 ont introduit des disques plus petits et plus efficaces, comme l'IBM 1301, qui a introduit des têtes flottantes pour une densité de stockage plus élevée.

En 1980, Seagate lançait le ST506, le premier disque dur pour ordinateur personnel d'une capacité de 5 Mo. Au cours de cette décennie, la technologie s'est concentrée sur la normalisation. Il convient de noter la sortie de la Small Computer System Interface (SCSI) et l'introduction des premiers disques durs de 3.5 pouces, qui sont devenus la norme.

Les années 1990 ont vu la capacité des disques durs croître de façon exponentielle, aidée par de nouvelles technologies telles que les têtes à magnétorésistance géante (GMR). Les années 2000 ont franchi le seuil du téraoctet et introduit Serial ATA (SATA) interfaces pour des taux de transfert plus élevés.

En 2010, de nouvelles améliorations en termes de capacité et d'efficacité ont été apportées, mais la décennie a également marqué l'essor des disques SSD en tant que technologie compétitive offrant des temps d'accès plus rapides et une fiabilité améliorée. Malgré la concurrence du SDD, les disques durs restent pertinents pour le stockage haute capacité en raison de leur rapport coût-efficacité.

Composants du disque dur

Un disque dur (HDD) est un élément technologique complexe composé de plusieurs composants critiques qui fonctionnent ensemble pour stocker et récupérer des données numériques. Voici une liste des principaux composants présents dans un disque dur et leurs fonctions :

• Platters. Les plateaux sont les disques circulaires du disque dur qui stockent les données. Ils sont fabriqués à partir d'un matériau non magnétique, généralement de l'aluminium ou du verre, et recouverts d'une fine couche de matériau magnétique là où les données sont stockées. Les plateaux tournent à grande vitesse, permettant aux têtes de lecture/écriture d'accéder aux données.
• Broche. La broche est l'axe sur lequel tournent les plateaux. Il est relié à un moteur qui contrôle la vitesse de rotation des plateaux. La vitesse de rotation d'un disque dur peut affecter considérablement ses performances de lecture/écriture, les vitesses courantes étant de 5400 7200 tr/min ou 10,000 XNUMX tr/min pour les disques grand public, et jusqu'à XNUMX XNUMX tr/min ou plus pour les disques d'entreprise hautes performances.
• Têtes de lecture/écriture. Ces mécanismes lisent et écrivent des données sur les surfaces des plateaux. Chaque surface du plateau possède sa propre tête de lecture/écriture. Les têtes flottent juste au-dessus de la surface du plateau sur une fine couche d'air créée par les plateaux en rotation et sont montées sur un bras qui les déplace sur les surfaces du plateau.
• Bras de commande. Le bras d'actionnement déplace les têtes de lecture/écriture sur les surfaces des plateaux, leur permettant d'accéder à différentes parties du disque. La précision du mouvement du bras de l'actionneur est essentielle pour la lecture et l'écriture précises des données.
• Actuateur. Ce composant contrôle le mouvement du bras de l'actionneur et des têtes de lecture/écriture. Il utilise un mécanisme d'actionnement de bobine mobile, similaire à celui des haut-parleurs, pour contrôler avec précision la position des têtes sur les plateaux.
• Filtre à air. Le filtre à air empêche la poussière et les particules de pénétrer dans le boîtier du disque, ce qui pourrait endommager les plateaux ou les têtes de lecture/écriture. Même un grain de poussière peut causer des dommages importants lorsque les plateaux tournent à grande vitesse.
• Carte logique. Il s'agit du circuit imprimé électronique qui contrôle les opérations du disque dur. Il comprend le lecteur firmware, qui est le logiciel qui contrôle les fonctions du lecteur et la communication avec l'ordinateur. La carte mère comporte également des composants permettant de convertir les données analogiques lues sur les plateaux sous une forme numérique compréhensible par l'ordinateur et vice versa.
• Roulement et moteur. L’ensemble roulement et moteur est ce qui permet aux plateaux de tourner. Le moteur doit être capable de faire tourner les plateaux à une vitesse très constante pour que le variateur fonctionne correctement.

Comment fonctionne un disque dur ?

Un disque dur fonctionne grâce à des composants mécaniques et électroniques centrés autour de ses plateaux rotatifs et des têtes de lecture/écriture. Lorsque des données sont écrites sur un disque dur, la surface magnétique des plateaux en rotation est codée avec les données. Ceci est réalisé par les têtes de lecture/écriture, qui génèrent un petit champ magnétique qui modifie l'orientation des particules magnétiques sur les plateaux pour représenter des données binaires (1 et 0).

Les têtes sont fixées à un bras d'actionnement qui les déplace précisément sur la surface des plateaux, leur permettant d'accéder à différentes zones du disque. Les plateaux sont montés sur un axe qui tourne à grande vitesse, commandé par un moteur. Cette rotation est constante et précise, avec des vitesses allant généralement de 5400 7200 à XNUMX XNUMX tours par minute (RPM) pour les disques grand public. Les rotations à grande vitesse permettent aux têtes de lecture/écriture d'accéder à n'importe quelle partie de la surface du plateau en une fraction de seconde.

La lecture des données du disque dur implique que les têtes de lecture/écriture détectent l'orientation magnétique des particules sur la surface du plateau, qui est ensuite traduite en données binaires que l'ordinateur peut comprendre. Le bras de l'actionneur déplace les têtes sur les plateaux pendant qu'elles tournent, les positionnant sur la bonne piste pour lire ou écrire des données. La vitesse à laquelle les plateaux tournent et la précision avec laquelle le bras d'actionnement déplace les têtes sont essentielles aux performances du disque dur, car elles déterminent la rapidité avec laquelle les données peuvent être lues ou écrites sur le disque.

Le contrôleur interne du disque dur gère l'ensemble du processus, qui exécute les commandes envoyées depuis le serveur de l'ordinateur. le système d'exploitation et garantit que les données sont stockées et récupérées correctement. Cette interaction complexe de composants mécaniques et électroniques permet au disque dur de servir de support fiable pour le stockage de données, en équilibrant le coût, la capacité et la vitesse pour divers besoins informatiques.

Avantages et inconvénients d'un disque dur

Connaître les avantages et les inconvénients des disques durs est essentiel pour prendre des décisions éclairées en matière de sélection technologique et de conception d'infrastructure. Voici un aperçu complet des principales fonctionnalités des disques durs.

Avantages

Les disques durs ont révolutionné la manière dont les données sont stockées en introduisant un moyen fiable, évolutif et économique de stocker et d'accéder à de grandes quantités d'informations numériques, ce qui a eu un impact significatif sur les pratiques informatiques et de gestion des données. Voici quelques-uns des principaux avantages apportés par les disques durs :

• Rapport coût-efficacité. Les disques durs offrent généralement un coût par gigaoctet inférieur à celui des SSD. Cela en fait une solution plus rentable pour stocker de grandes quantités de données, que ce soit pour un usage individuel ou en solutions d'entreprise.
• Grande capacité de stockage. Les disques durs sont disponibles dans des capacités très élevées, avec des tailles atteignant généralement plusieurs téraoctets (To) par disque. Cette capacité élevée les rend idéales pour les applications nécessitant de grandes quantités de stockage, telles que la vidéosurveillance, data center stockage et archivage des données. La technologie derrière les disques durs permet ces capacités élevées à un coût inférieur à celui des SSD de même taille.
• Longévité des données. Les disques durs peuvent conserver les données sans alimentation pendant de longues périodes, ce qui les rend adaptés au stockage d'archives. La méthode de stockage magnétique ne nécessite pas d'électricité pour conserver les données stockées, ce qui est avantageux pour le stockage à long terme où le disque peut ne pas être sous tension pendant de longues périodes.
• Maturité et fiabilité. La technologie derrière les disques durs est bien établie et a été perfectionnée au fil de nombreuses années. Cette maturité signifie que les disques durs constituent une technologie fiable pour le stockage de données, avec des taux de défaillance prévisibles et une durée de vie bien comprise. De nombreux disques durs d'entreprise sont également dotés de fonctionnalités conçues pour améliorer l'intégrité et la fiabilité des données.
• Large compatibilité. Les disques durs utilisent des interfaces standard telles que SATA et SAS, ce qui les rend compatibles avec une large gamme de systèmes informatiques, des anciens ordinateurs de bureau et portables aux servers et des boîtiers de stockage externes. Cette large compatibilité garantit que les disques durs peuvent être utilisés dans diverses applications sans nécessiter d'adaptateurs ou d'interfaces spéciaux.
• Flexibilité. Les disques durs sont polyvalents dans leurs scénarios d'utilisation. Ils peuvent être utilisés comme stockage principal sur les ordinateurs de bureau et portables, comme stockage externe. backup disques, ou dans le cadre de matrices RAID plus étendues dans servers et le NAS dispositifs. Ce flexLeur fiabilité, combinée à leur rentabilité et à leur capacité, fait des disques durs le choix idéal pour de nombreux besoins de stockage différents.

Désavantages

D’un autre côté, les disques durs présentent un ensemble d’inconvénients qu’il est important de prendre en compte, notamment :

• Plus lent que les SSD. Les disques durs sont nettement plus lents que les SSD en raison de leur nature mécanique. Le temps nécessaire aux plateaux du lecteur pour atteindre la vitesse de fonctionnement et aux têtes de lecture/écriture pour se déplacer vers la bonne position (temps de recherche) peut augmenter considérablement les temps d'accès aux données. Cela entraîne des temps de démarrage du système, de transfert de fichiers et de chargement des applications plus lents par rapport aux SSD.
• Vulnérable aux dommages physiques. Les pièces mobiles d'un disque dur, telles que les plateaux rotatifs et les têtes de lecture/écriture, le rendent plus susceptible d'être endommagé par des chocs physiques, des vibrations ou des chutes. Un tel traumatisme physique peut entraîner La perte de données ou une panne de disque. En revanche, les SSD ne comportent aucune pièce mobile et sont beaucoup plus résistants aux chocs et aux vibrations.
• Bruit et chaleur. Le mouvement mécanique à l'intérieur des disques durs génère du bruit et de la chaleur. Bien que les progrès technologiques aient réduit le niveau de bruit des disques durs modernes, ils peuvent toujours être audibles, notamment en cas d'utilisation intensive. La chaleur produite nécessite une ventilation adéquate pour éviter la surchauffe, ce qui peut affecter les performances et la longévité.
• Consommation d'énergie élevée. Les disques durs consomment généralement plus d'énergie que les disques SSD, car ils ont besoin d'énergie pour faire tourner les plateaux et déplacer les têtes de lecture/écriture. Cela peut constituer un inconvénient particulier pour les ordinateurs portables et les appareils alimentés par batterie, où l'efficacité énergétique est cruciale pour maximiser la durée de vie de la batterie.
• Taille et poids. Les disques durs sont plus volumineux et plus lourds que les SSD en raison de leurs composants mécaniques. Cela peut constituer un facteur limitant dans la conception d’appareils fins et légers, tels que les ultrabooks et les tablettes, où l’espace est limité.
• Fragmentation. Au fil du temps, les fichiers stockés sur un disque dur peuvent se fragmenter, ce qui signifie que des parties du fichier sont stockées dans des secteurs non contigus. Cela peut ralentir les temps de lecture puisque la tête de lecture/écriture doit se déplacer vers différentes parties du plateau pour accéder à l'intégralité du fichier. Régulier défragmentation est nécessaire pour maintenir des performances optimales.
• Limitations de capacité. Bien que les disques durs offrent toujours une capacité de stockage supérieure à leur prix par rapport aux disques SSD, leur taille physique limite la quantité de stockage pouvant être emballée dans un facteur de forme donné. En revanche, les SSD continuent de connaître des progrès rapides en termes de densité de stockage, permettant des capacités plus importantes dans des tailles physiques plus petites.

Disque dur contre SDD

Les disques durs (HDD) et les disques SSD (Solid State Drives) remplissent des rôles de stockage similaires mais diffèrent considérablement en termes de fonctionnement et de performances.

Les disques durs, qui reposent sur des pièces mécaniques et un stockage magnétique, offrent des capacités de stockage plus importantes à moindre coût, mais sont plus lents, plus sensibles aux dommages physiques et consomment plus d'énergie. En revanche, les disques SSD utilisent de la mémoire flash, ce qui se traduit par des vitesses d'accès aux données plus rapides, une plus grande durabilité contre les chocs physiques, un fonctionnement plus silencieux et une consommation d'énergie inférieure, bien qu'à un prix par gigaoctet plus élevé. Les SSD sont compacts et légers, ce qui les rend idéaux pour les appareils portables et les applications hautes performances, tandis que les disques durs restent des solutions rentables pour les besoins de stockage de masse.

Le choix entre un disque dur et un SSD dépend en fin de compte de l'équilibre entre vitesse, coût, capacité et durabilité pour les besoins spécifiques de l'utilisateur.

Pour connaître les différences entre les disques durs et les SSD, consultez le tableau ci-dessous :