LE DISQUE DUR Les interfaces 1 Les interfaces

LE DISQUE DUR Les interfaces

1 - Les interfaces. 1 -1 - Introduction aux interfaces. Le rôle de l'interface est de transmettre et de recevoir des données en provenance du disque dur. La vitesse de transfert des données entre le disque dur et l'ordinateur dépend du type d'interface utilisée. Chaque d'interface offre des performances différentes.

Il existe plusieurs types d’interfaces couramment utilisées : Les interfaces P-ATA Les interfaces S-ATA Les interfaces IDE Les interfaces SCSI

1 -2 - L’interface IDE

1 -2 -1 - Définition de IDE. • L'acronyme IDE, signifie en anglais Integrated Drive Electronics, donc ce sont des disques durs qui intègrent leur contrôleur sur le disque. On en trouve beaucoup à l’heure actuelle sur les machines personnelles. • Les disques durs IDE ont aujourd'hui des capacités de stockage 80, 120, voire 250 Go si ce n'est même plus. .

Comment ça marche ?

L'interface IDE (ATA) et chargée de l'échange de données entre le disque dur et la carte mère.

• Le disque dur et son contrôleur sont intégrés dans un même boîtier. • Ce boîtier se branche directement sur le connecteur de bus de la carte mère ou sur une carte adaptateur de bus.

Quelques spécificités : • Vitesse de rotation maximale : 10000 tours. • Taux de transfert Maximum : 133 Mb par seconde. • Temps d'accès de 8 ms pour le disque le plus rapide

A SAVOIR • L’IDE est un contrôleur relativement répandu. • Le mode IDE est désormais délaissé au profit du EIDE (Enhanced IDE), plus performant et permettant de gérer des disques de grande capacité (500 Mo et plus) et plus de périphériques. • Les contrôleurs EIDE utilisent actuellement deux protocoles de transmission - soit PIO (Programmed Input Output), soit Multiword DMA (Direct Memory Access). • _

Modes de transfert Le mode PIO, Elle est gérée par le CPU et correspond à la manière dont sont traitées les instructions chargées de transférer les données au disque dur. Le procédé offre des débits intéressants, il présente l'inconvénient de mobiliser les ressources du processeur. Il ne permet ainsi pas des performances de haut niveau en multitâche. Le mode DMA (Direct Memory Access) permet de transférer des données du disque dur vers la mémoire et vis versa sans passer par le processeur.

MODE Taux de transfert PIO Mode 0 3, 3 MB /s PIO Mode 1 5, 2 MB /s PIO Mode 2 8, 3 MB /s PIO Mode 3 11, 1 MB /s PIO Mode 4 16, 6 MB /s DMA Mode 0 4, 16 MB /s DMA Mode 1 13, 3 MB /s DMA Mode 2 16, 6 MB /s UDMA 33 33 MB /s UDMA 66 66 MB /s UDMA 100 MB /s UDMA 133 MB /s

Exemple • Suivre les instructions figurant sur le disque dur pour le configurer en Master (généralement, les constructeurs de disque le configure ainsi par défaut). • Connecter le connecteur en bout de nappe sur la carte mère en faisant correspondre le fil rouge de la nappe avec le "1" figurant à côté du connecteur "primary IDE" de la carte mère.

Exemple de nappe IDE 80 broches. Les disques durs à interfaces Ultra. DMA/66 et Ultra. DMA/100 ne fonctionnent qu'avec des nappes composées de 80 fils (ou broches). • Sur beaucoup d'ordinateurs, le connecteur IDE de la carte mère n'est rien d'autre qu'un slot de bus ISA dénudé.

• Brancher le connecteur d'alimentation provenant de l'alimentation du boîtier sur le disque dur en vous fiant à la forme du connecteur (trapézoïdale) pour ne pas commettre d'erreur. La norme ATA permet de relier des périphériques de stockage directement à la carte mère grâce à une nappe IDE généralement composée de 40 fils parallèles et de trois connecteurs (un connecteur pour la carte mère, généralement bleu, et les connecteurs restants pour deux périphériques de stockage, respectivement noir et gris).

• Enficher le disque dur dans un emplacement 3. 5". • Il est préférable de laisser un espace entre le disque et le lecteur de disquette pour faciliter la ventilation. • Faire pointer la face du disque comportant les inscriptions de configuration vers le haut Puis on vis le tout.

Les câbl es De gauche à droite : c âble SCSI 2 à 50 fils, câ ble IDE à 8 0 fils et câb 34 fils. le Floppy à

1 - 3 - L’Interface Sérial ATA

• Le standard Serial ATA (S-ATA) est apparu en Février 2003. • C’est un bus standard permettant la connexion de périphériques de stockage haut débit sur les ordinateurs de type PC. • • Il pallie les limites de ses aînées (IDE) tout en offrant une compatibilité applicative totale.

Les câbles et périphériques à la norme S-ATA peuvent être reconnus par la présence du logo suivant :

1 -3 -2 - Principe du Serial ATA • Le standard Serial ATA est basé sur une communication en série. • Une voie de données est utilisée pour transmettre les données et une autre voie sert à la transmission d'accusé de réception. Sur chacune de ces voies les données sont transmises en utilisant le mode de transmission LVDS (Low Voltage Differential Signaling) consistant à transférer un signal sur un fil et son opposé sur un second fil afin de permettre au récepteur de reconstituer le signal par différence.

Les données de contrôle sont transmises sur la même voie que les données en utilisant une séquence de bits particulière pour les distinguer. • On transmet ainsi les bits les uns à la suite des autres. • Pour prendre une image, une nappe IDE correspond à une route à seize voies de circulation à double sens, alors que le Serial ATA offre seulement deux voies à sens unique. . . sur lesquelles « véhicules » roulent beaucoup plus vite !

1 - Les périphériques S-ATA se connectant en mode point à point au contrôleur, seul l'un d'entre eux est pris en charge par le canal S-ATA. Il communique alors à un débit maximal de 150 Mo/s. 2 - Pour une efficacité optimale , un contrôleur S-ATA bicanal est souvent intégré dans le jeu de composants système, afin de s'affranchir du goulet d'étranglement PCI. 3 - Les contrôleurs Raid S-ATA sont en général reliés au bus PCI-X d'un serveur, le seul bus à supporter, à ce jour, les 600 Mo/s théoriques requis par l'usage de quatre canaux S-ATA.

1 -3 -2 - La connectique Serial ATA Le câble utilisé par le Serial ATA est un câble rond composé de sept fils et terminé par un connecteur de 8 mm, comme nous le montre cette photo : Les câbles Serial ATA peuvent mesurer jusqu'à 1 mètre de long (45 cm pour les nappes IDE). De plus, le faible nombre de fils dans une gaine ronde permet plus de souplesse et une meilleure circulation de l'air dans le boîtier qu'avec des nappes IDE (même si des nappes IDE rondes existent). Ce qui permet au Serial ATA de se contenter de câbles fins, c'est un changement de mode de communication entre les périphériques de stockage et les contrôleurs.

1 -3 -4 - Avantages du S-ATA. • Avec l'IDE, les informations circulent à une cadence de 66 MHz, tandis que le Serial ATA propulse les données à 1, 5 GHz, soit environ 22 fois plus rapidement. • Avec un débit maximum de 150 Mo/s, le Serial ATA est même un peu plus rapide que l'Ultra ATA à 133 Mo/s, la version IDE la plus rapide.

Conclusion • Un disque dur SATA n'est pas toujours plus performant que son homologue équivalent PATA. Cela dépend des modèles, certains seront plus véloces, mais les temps d'accès seront plus longs. • • • D'après les prix affichés sur le net et en boutique, la différence entre les disques de ces deux interfaces, n'est que de 5 à 20€. Autant investir dans le SATA si vous possédez déjà le contrôleur adéquat sur votre machine. L'interface SATA permet un branchement à chaud (sans éteindre la machine sous Windows), une plus simple connectivité (pas de réglages sur le disque à faire avant de le mettre en service), ainsi quelques procédés nouveaux pour sécuriser les données (pour éviter les pannes). • L'interface SATA affiche une bande passante de 150 Mo. s-1 par disque contrairement à l'interface PATA dont les deux disques dur d'une même nappe se partagent une bande passante de 133 Mo. s-1 pour la norme ATA 133. • Au final, l'occasion de passer en SATA peut être bonne si vous upgradez votre machine. Autrement le PATA suffit encore largement.

1 - 3 - L’Interface SCSI

1 -4 -1 - SCSI : définition Le standard SCSI signifie en anglais Small Computer System Interface, ce qui veut dire en français : Interface de Système pour de Petit Ordinateur. C’est une interface qui va permettre la connexion de plusieurs périphériques de types différents sur un ordinateur par l’intermédiaire d’une carte, qu’on appelle aussi un adaptateur SCSI. Un contrôleur SCSI (connecté généralement par l'intermédiaire d'un connecteur PCI).

1 -4 -3 - Les périphériques • Bien que ce qui nous intéresse soit les disques durs, elle permet la prise en charge d'un nombre important d'unités. On peut citer les disques durs bien sur, mais aussi les CD-ROM, les graveurs, les scanners, etc. . . ), c'est-à-dire plus d'une dizaine simultanément. • Le nombre de périphériques pouvant être branchés dépend de la largeur du bus SCSI.

1 -4 -4 - Les bus En effet, avec un bus 8 bits il est possible de connecter 8 unités physiques, contre 16 pour un bus 16 bits. Le contrôleur SCSI représentant une unité physique à part entière, le bus peut donc accepter 7 (8 - 1) ou 15 (16 - 1) périphériques.

• Nappe treflon pour transport bus SCSI :

1 -4 -5 - Le bus asymétrique (On l’appelle aussi SE) C'est le bus classique utilisé sur PC. Il est d'architecture parallèle. Contrairement au bus différentiel, un seul fil est utilisé par canal, ce qui rend le câblage sensible aux interférences. Pour obtenir les longueurs de bus recommandées en fonction de la fréquence du bus, il convient d'utiliser du câble de très bonne qualité, avec ferrites, et connecteurs blindés (éventuellement à contacts or)

1 -4 -5 -a- Le bus différentiel • Les signaux sont transportés par deux fils au lieu d’un seul. Le bruit de la ligne est donc compensé par ce dispositif différentiel. • Il existe deux types de bus différentiels, ceux à bas voltage (LV) et ceux à haut voltage (HV). Un des fils porte le signal positif, l'autre le signal négatif. Cette disposition réduit très fortement l'influence aux parasites et permet ainsi d'étendre le bus à 25 mètres avec des périphériques haut voltage (HVD), et à 12 mètres avec du bas voltage (LVD) (3, 3 v). • Les connecteurs deux catégories de périphériques sont les mêmes, mais les signaux électriques ne le sont pas, il faut donc veiller à identifier les périphériques (grâce aux symboles prévus à cet effet) afin de ne pas les détériorer !

1 -4 -6 - Les normes SCSI Largeur du bus (bits) Vitesse du bus (MHz) Bande passante (Mo/sec) SCSI-1 (Fast-5 SCSI) 8 4. 77 5 SCSI-2 - Fast-10 SCSI 8 10 10 SCSI-2 - Wide 16 10 20 SCSI-2 - Fast Wide 32 bits 32 10 40 SCSI-2 - Ultra SCSI-2 (Fast-20 SCSI) 8 20 20 SCSI-2 - Ultra Wide SCSI-2 16 20 40 SCSI-3 - Ultra-2 SCSI (Fast-40 SCSI) 8 40 40 SCSI-3 - Ultra-2 Wide SCSI 16 40 80 SCSI-3 - Ultra-160 (Ultra-3 SCSI ou Fast-80 SCSI) 16 80 160 SCSI-3 - Ultra-320 (Ultra-4 SCSI ou Fast-160 SCSI) 16 80 DDR 320 SCSI-3 - Ultra-640 (Ultra-5 SCSI) 16 80 QDR 640 Norme

1 -4 -7 - La connectique SCSI. On peut se rendre compte des différents connecteurs SCSI par le schéma ci-dessous :

1 -4 -8 – Les avantages du SCSI - Elle est un peu plus chère mais beaucoup utilisée pour sa stabilité notamment au niveau du taux de transfert, donc utilisée principalement par les serveurs. - Moins de ressources utilisées par rapport à l’IDE. Pourquoi? Et bien le contrôleur IDE n'est pas très intelligent comparé au contrôleur SCSI, donc c'est le processeur qui bosse pour compenser. . . - Parfaitement adapté au multitâche et aux systèmes serveurs. - Débit supérieur à l'IDE à condition d'être à la norme ULTRA WIDE. - Possibilité de chaîner jusqu'à 15 périphériques (en norme UW SCSI 2) aussi bien dans le boîtier qu'à l'extérieur, alors que l'IDE permet d'en mettre 4 maxi par contrôleur.

- possibilité de chaîner à l'extérieur du boîtier avec un scanner SCSI pour de meilleurs débits que le pauvre port parallèle. - on n'est pas obligé de rebooter la machine quand on a oublié d'allumer un périphérique SCSI externe. - possibilité de monter plusieurs disques en RAID avec une carte SCSI RAID. On arrive ainsi à des débits de l'ordre de 15 Mo/s à 30 Mo/s réels selon le nombre de disques durs chaînés. (intéressant pour le montage vidéo, mais cher !)

1 -5 - L’interface PCMCIA Il faut savoir qu’il existe une autre interface actuellement : l'interface PCMCIA qui correspond aux disques de facteur de forme 1, 8 pouces et qui s’applique donc avant tout aux portables.

Les différents modes de disques durs Technologie RAID

• Le but du RAID est de rassembler plusieurs disques durs physiques en seule unité logique. En clair le système d'exploitation ne verra qu'un seul disque dans le poste de travail. • Le RAID fonctionne avec au minimum deux disques (RAID 0). Il existe plusieurs configurations RAID qui rassemblent différemment les données sur l’ensemble des disques et permettent donc d'avoir des performances, une capacité ou une sécurité différentes.

En fonction de la configuration RAID on peut : • Multiplier par deux la capacité du disque le plus petit pour obtenir une capacité plus grande • Obtenir un disque (virtuel) plus performant • Sécuriser au maximum les données (par exemple on peut avoir seulement la capacité du disque le plus petit et dupliquer les données sur l'autre disque, mais il y a d'autres techniques) • Augmenter la capacité, les performances et la sécurité en même temps (ceci nécessite plus de disques)

Les différents types de RAID

1 - Le JBOB (Just A Bunch Of Disks). • Ce mode permet de rassembler vos disques durs pour n'en former qu'un de capacité égale à l'ensemble de vos disques durs : si par exemple vous avez un disque de 12 Go, un autre de 26 Go et le dernier de 4 Go, vous aurez en tout une capacité de 42 Go

2 - Le RAID 0. • Ce niveau de RAID permet de bénéficier de toute la capacité des disques. Il se comporte comme le JBOD mais avec des performances améliorées. • Prenons un exemple : nous avons trois disques durs de 100 Go chacun, et nous souhaitons copier un fichier de 300 Mo. Le RAID 0 va copier 100 Mo sur chaque disque. Théoriquement, nous allons donc 3 fois plus vite. En pratique, c'est loin d'être le cas (des gains de 40 % avec deux disques sont déjà énormes).

3 - Le RAID 1. • L'avantage du RAID 1 est qu'il gère les pannes. Si vous avez par exemple un disque dur qui lâche, le disque en état de fonctionnement est utilisé pour lire et écrire les données. Les performances en lecture sont améliorées. • Inconvénient du RAID 1, la capacité totale est égale à la capacité du disque le plus petit de votre agrégat.

4 - Le RAID 2 • Le RAID 2 est une alternative au RAID 1. • En effet, le RAID 2 est identique au RAID 1 sauf sur un point : lors des opérations de lecture, un seul des disques travaille ce qui permet aux autres disques de s'user moins rapidement et augmente donc leur durée de vie. • Il y a aussi un système de correction des erreurs. La baisse de performances et l'utilité relative de ce niveau de RAID ont provoqué son abandon.

2 -10 - Le RAID 01 • Il cumule l'avantage du Raid 0 et 1 : il y a dans notre exemple 4 disques. On met les disques en Raid 0 deux par deux. Les disques logiques crées (deux dans notre cas) sont mis en Raid 1. • Résultat : des performances en lecture et écriture largement améliorées et la possibilité de perdre deux disques (dans notre cas on peut perdre les deux disques d'un ensemble Raid 0)

2 -11 - Le RAID 10 • C'est l'inverse du Raid 01, dans le sens ou les disques sont d'abord placés en Raid 1 pour ne former qu'une unité en Raid 0. • On obtient ensuite une capacité égale aux deux disques Raid 1 si ceux ci sont de même capacité. Cette configuration permet la perte de deux disques.

2 -12 - Le RAID X 0 • Ce mode désigne en fait des niveaux comme le Raid "50" ou encore "10" (cf. ci dessus). • Dans le cas du mode 50, on prend un ensemble Raid 5 monté ensuite en Raid 0. Pour le "10", on constate que ce sont des disques en Raid 1 qui sont ensuite placés en Raid 0. • Méthode simple : le premier chiffre désigne le mode de Raid des disques placés en bas dans la hiérarchie, et le deuxième le Raid 0 qui sera en haut de la hiérarchie.

Les temps et vitesses

Les temps d’accès Il faut viser le temps d’accès plus bas possible. Un bon disque dur fait des temps d'accès inférieurs à 10 millisecondes. En réalité le temps d'accès est le temps que met la tête pour aller d'une piste à la piste suivante (il doit être le plus court possible). • Le temps d'accès moyen est le temps que met le disque entre le moment où il a reçu l'ordre de fournir des données et le moment où il les fournit réellement. Le temps de latence (aussi appelé délai rationnel) représente le temps écoulé entre le moment où le disque trouve la piste et le moment où il trouve les données.

Vitesse linéaire et angulaire • Les disques durs fonctionnent beaucoup plus rapidement que les lecteurs de disquettes. Ils tournaient à l'origine à une vitesse de 3 600 tr/min, soit environ 10 fois plus rapidement que les lecteurs de disquettes. • Aujourd'hui, toutefois, ils tournent généralement à une vitesse sensiblement plus élevée qui peut atteindre 3 600, 4 400, 5 400, 6 400, 7200, 10000 et même plus 15 000 tr/min. • Quand on dit qu´un disque tourne à 5400 trs/min on parle de vitesse angulaire (1 tour = 1 angle de 360 °) et cette vitesse est constante.

• Par contre la vitesse linéaire varie en permanence et est fonction de la position des têtes du disque par rapport à son axe de rotation (son centre). • Plus les têtes s´éloignent du centre, plus la vitesse linéaire augmente. Or, plus la vitesse linéaire est grande, plus le débit est important. • Cela veut dire qu´une donnée située prés du centre du disque dur va être lue moins vite qu´une donnée située au bord.

Vitesse de rotation Comme son nom l'indique, elle exprime la vitesse de rotation du disque en tours/minutes (ou RPM : Révolutions Per Minute). La vitesse de rotation pour un disque est souvent regardée pour déterminer les performances d'un disque. Actuellement, les disques E-IDE tournent à 5400 tr/min voire 7200 tr/min pour les plus performants, pour les disques SCSI : 5400 tr/min (en voie de disparition et déconseillé), 7200 tr/min et 10000 tr/min. Ceux qui ont une vitesse de rotation inférieure à 5400 tr/min pour les disques E-IDE et 7200 tr/min pour les disques SCSI sont à bannir. Comme pour les lecteurs de CD/DVD, les données sont plus vites lues à la périphérie qu'au centre. En général une plus grande vitesse de rotation va permettre une plus rapide atteinte des données par la tête de lecture, signifiant un disque dur plus rapide. Mais attention une vitesse de rotation 20% plus rapide ne correspond pas à 20% de performances en plus.

Contrôle de connaissance