Le premier disque dur, conçu par IBM en 1956, avait l’encombrement d’une armoire et coûtait 250 000 F. Aujourd’hui, un disque de 20,5 Go est vendu, à l’unité, environ 1 200 F. À quatre centimes le Mo, ce système présente un tel avantage qu’il devrait rester, pour longtemps encore, le numéro un en la matière, notamment pour le stockage de quantités importantes d’information.
La grande majorité des disques durs actuels tiennent dans des emplacements de 3,5 pouces. Un disque dur est un assemblage compact d’une partie mécanique, tenue à l’abri de l’air et des poussières ambiantes, et d’une carte électronique. La partie mécanique renferme des disques magnétiques empilés sur un même axe et une série de petits bras mobiles, appelés actuateurs, portant des têtes de lecture-écriture. La carte électronique pilote les têtes et vérifie que les plateaux tournent à la bonne vitesse.
Les têtes survolent les plateaux à une hauteur de 0,2 micron
Ces plateaux sont habituellement fabriqués en aluminium, un matériau non magnétique, très rigide, relativement léger et facile à usiner. Ce dernier point est crucial, car les surfaces doivent être parfaitement lisses, à une fraction de micron près. On dépose à la surface des plateaux une très fine couche de matière magnétique, souvent un alliage de phosphore et de nickel ou de cobalt, elle-même protégée par une autre couche. De 5 à 10 Go de données peuvent être stockées sur chaque plateau.
Lecture et enregistrement sont confiés à des têtes magnétiques, qui balaient les disques grâce à leurs bras mobiles. Ces têtes ne touchent jamais la surface des plateaux. Grâce à une vitesse de rotation élevée, les plateaux créent une mince couche d’air à leur surface. Animée d’un mouvement en spirale, elle sert à maintenir les têtes à une très courte distance au-dessus de la fragile couche magnétique. Les têtes actuelles survolent les plateaux à une hauteur de 0,2 micron. Une piste spéciale, dépourvue de matériau magnétique, sert au décollage et à l’atterrissage des têtes, ainsi qu’à leur rangement quand le disque est hors tension.
Les données sont stockées sur plusieurs milliers de pistes concentriques, par polarisation magnétique d’une partie du disque. Une orientation dans une direction représente un 1, et dans la direction opposée un 0. Chaque piste est numérotée, en partant de zéro, de l’extérieur vers l’intérieur et est divisée en secteurs, qui correspondent à la surface délimitée par deux rayons formant un certain angle. La longueur de chaque piste diminue quand on va de l’extérieur vers l’intérieur du disque ; toutes stockent néanmoins la même quantité d’information. La densité de stockage augmente donc quand on se rapproche du centre du plateau. C’est pourquoi on parle de densité moyenne.
Un disque brut est inutilisable tel quel. Les constructeurs se chargent de réaliser un premier niveau de formatage. Ils inscrivent, sur les plateaux, les emplacements des pistes, ainsi que des octets destinés au contrôle de fonctionnement. Le second formatage dépend directement du système d’exploitation utilisé. La gestion des pistes, des secteurs et des cylindres est à chaque fois différente. Avec les cylindres, nous sortons de la représentation physique du disque pour entrer dans sa représentation logique. Un cylindre est constitué de l’ensemble des pistes placées les unes sous les autres. Cette notion est d’importance, car tous les bras qui soutiennent les têtes sont mus par un seul moteur. Si un fichier doit être stocké sur plusieurs pistes, autant faire en sorte qu’elles soient situées les unes au-dessus des autres, sur le même cylindre.
Les performances d’un disque dur dépendent d’un très grand nombre de facteurs. La quantité d’information susceptible d’être stockée sur chaque plateau est la première limite physique. Aujourd’hui, on réalise des plateaux de 7,5 Go de données par face, grâce à la faible largeur des pistes et au grand nombre d’octets stockés sur chacune d’elles. Les informations étant plus proches les unes des autres, il est possible d’y accéder plus vite. La vitesse de rotation des plateaux constitue la seconde limite. De 5 400 tr/min, nous passons actuellement à des modèles tournant à 7 200 tr/min. Les modèles fonctionnant à 10 000 tr/min sont, pour l’instant, réservés aux serveurs, mais on annonce déjà des versions allant jusqu’à 15 000 tr/mn.
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