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LE STOCKAGE
Après avoir écrit un texte, créé une image, géré ses comptes bancaires ..., en bref effectué un travail sur l'ordinateur, l'utilisateur désire sauvegarder tout le travail fourni pour éviter de tout recommencer à zéro. Dans la pratique, tout le monde connaît le bouton "Sauvegarder", mais la question que nous allons nous poser est : Comment les données sont-elles réellement stockées ? Pour cela, nous allons d'abord voir les différents types de mémoires informatiques et leurs supports de mémoire, puis nous concentrer sur une mémoire bien spécifique : le disque dur.I. Les mémoires informatiques Elles sont distinguées par plusieurs appellations : il existe de la mémoire vive, de la mémoire morte, de la mémoire cache ... mais celles qui nous intéressent ici sont les mémoires dites vives et secondaires, et ce sont ces mémoires qui, à proprement parler, vont contenir des données en permanence. 1°) La mémoire vive ou RAM RAM est un sigle qui signifie Random Access Memory, ce qui se traduit littéralement par mémoire à accès aléatoire. La mémoire RAM est très importante pour un ordinateur car des données y transitent en permanence dès la mise sous tension de l’ordinateur et jusqu’à son arrêt. En effet, la RAM ne fonctionne que si l’ordinateur est allumé. Elle se présente sous la forme de barrettes d’une quinzaine de centimètres de long et quelques centimètres de haut :
Elle se fixe directement et simplement sur la carte mère dans des connecteurs prévus à cet effet :
Comme les données sont perdues dès que l’on éteint l’ordinateur, les informations de la mémoire RAM ne font qu’y transiter. Pour stocker une information sur de la RAM, on lui assigne une <<adresse mémoire>> et, lorsqu’on en a besoin, on recherche cette adresse mémoire pour réobtenir l’information. En simplifiant à l’extrême, on peut assimiler la structure de la RAM à un tableau de lignes verticales et horizontales et chaque adresse mémoire est en réalité un point de croisement. Mais cette représentation est extrêmement simplifiée :
2°) La mémoire morte ou ROM les lettres ROM signifient Read Only Memory, c’est-à-dire Mémoire à lecture seule. Contrairement à la mémoire RAM, la mémoire ROM peut conserver des données en permanence, et ce même si elle n’est pas alimentée, par exemple lorsque l’ordinateur est éteint. La particularité de la mémoire ROM est qu’elle est à usage unique : une fois que les données ont été inscrites dessus, on ne peut plus les modifier, sauf avec des outils adaptés, on ne peut que la lire. On trouve des mémoires ROM à de très nombreux endroits dans un ordinateur, par exemple dans le BIOS : toutes les informations du BIOS sont stockées dans de la mémoire ROM. Certaines de ces informations peuvent être changées, mais le programme interne du BIOS ne peut être modifié. Voilà une photo de la mémoire contenant le BIOS sur une carte mère :
D’autres formes de mémoires ROM sont beaucoup plus connues des néophytes : ce sont les CD-ROM et DVD-ROM. Tout le monde sait que l’on ne peut se servir d’un CD pour écrire des données qu’une seule fois : en effet une fois les données inscrites, on ne peut ni en supprimer ni en réinscire, sauf s’il s’agit d’un CD réinscriptible, mais il ne s’agit plus d’un CD-ROM mais d’un CD-RW, donc plus de mémoire ROM. Toutes ces mémoires sont très utiles, mais l’idéal serait une mémoire où l’on pourrait stocker des données en permanence, comme la ROM, et dont le contenu pourrait être modifié, comme pour la RAM. C’est pourquoi nous allons étudier le fonctionnement du disque dur.II. Le disque dur : une mémoire idéale
Présentation :
C'est ici que les données sont inscritent
Fait touner les plateaux à vitesse constante
Place les têtes sur la bonne piste.
Portent les têtes de lecture.
Lisent et écrivent les données sur les plateaux.
Le disque dur est une mémoire rassemblant les avantages de la ROM et de la RAM, c’est à dire que l’on peut y stocker des données pour un temps très long sans avoir besoin de l’alimenter, et que l’on peut modifier les données qu’il contient. Néanmoins, il présente aussi quelques inconvénients. Nous allons donc étudier sa structure et son fonctionnement, puis les caractéristiques qui en découlent. 1°) Structure et fonctionnement d’un disque dur Un disque dur est composé d’une boîte dans laquelle on trouve de nombreux mécanismes, ainsi qu’un empilement de disques séparés par un tout petit espace, suffisant pour laisser passer les têtes de lecture qui vont accéder aux informations stockées.
Les disques tournent autour d’un axe (Shaft) et sont divisés en pistes circulaires (Track) et encore en secteurs (Sector). Les cylindres (Cylinder) correspondent aux empilements de pistes sur les disques : en effet les pistes sont réparties identiquement à la surface des disques, donc si l’on prend la piste la plus à l’extérieur du disque, du disque le plus haut au disque le plus bas, on obtient un cylindre de pistes. Les secteurs sont des parties de disque, comme des tranches de gâteaux. Une vue de dessus d’un disque donnerait ceci, schématiquement :
Les cercles concentriques représentent les pistes, le cercle grisé du milieu est l‘axe, et les rayons qui en partent délimitent les secteurs. Les informations stockées sont aussi définies par une adresse, qui est proportionnelle au nombre de disques, de pistes et de secteurs. Prenons, par exemple, un disque dur possédant 4 disques (donc 8 faces), 1024 faces et 64 secteurs de 4 Ko chacun. Sa capacité est alors de 8x1024x64x4x1024 ( 1Ko = 1024 octets) = 2,048 Go. Mais pour retrouver une information stockée sur le disque, il faut seulement 3 (8=2^3) + 10 (1024=2^10) + 6 (64=2^6) = 19 bits, soit 3 octets et un bit pour stocker son adresse et la retrouver, où qu’elle se trouve. 2°) Avantages et inconvénients Les avantages ont déjà été cités plus haut : mémoire ne nécessitant pas une alimentation constante et dont les données peuvent être modifiées. On pourrait y rajouter le fait que ce soit une mémoire de grande capacité : actuellement, un disque dur a une capacité de 40 à 120 Go. Pourtant, il faut faire quelques restrictions sur le disque dur : la vitesse d’accès aux informations est limitée par deux phénomènes physiques : le seek et la latence. Le seek correspond au temps que met la tête à parcourir la surface du disque pour trouver la piste qu’elle cherche et la latence correspond au temps mis par le disque pour « apporter » le bon secteur à la tête de lecture afin qu’elle puisse obtenir l’information demandée. Actuellement, les délais dus au seek et à la latence sont de l’ordre de 3 à 12 millisecondes. Ces délais sont réduits par la vitesse de rotation du disque dur, actuellement de 5400 à 10000 tours par minute. Un autre inconvénient du disque dur est son taux de transfert avec les autres périphériques de stockage : alors que la RAM atteint des taux de transfert de plusieurs Go/s, le disque dur est limité, dans le meilleur des cas à 133 Mo/s chez un seul constructeur ; chez les autres constructeurs ce débit est seulement de 100 Mo/s.
III. Conclusion : Les trois types de mémoires présentent leurs avantages et inconvénients propres, mais une chose est commune aux trois : la quantité de mémoire est une donnée cruciale et il vaut mieux en posséder le plus possible afin d’optimiser les performances de son ordinateur, d’où la nécessité d’une compression des données.
