Unité 8: Mémoires auxiliaires Unité 8: Mémoires auxiliaires

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Unité 8: Mémoires auxiliaires
Objectifs :
À la fin de cette unité, vous connaîtrez les principes de l’enregistrement
de masse et cetains aspects de leur gestion par le système d’exploitation de l’ordinateur.
Pour y arriver, vous devrez atteindre les objectifs suivants :
- décrire le principe de l'enregistrement magnétique;
- décrire quelques techniques d’enregistrement magnétique : RZ,
NRZ, NRZI, PE;
- décrire quelques techniques de codage sur disque : FM, MFM,
GCR, RLL;
- décrire le fonctionnement d'un disque magnétique dur ou souple;
- décrire le fonctionnement d'un disque optique numérique;
- évaluer quantitativement l’organisation des disques.
243
©Pierre Marchand, 2001
7.5 Mémoires auxiliaires
Magnétique
Bandes
Hélicoïdales
Disques
Linéaires
DAT (4 mm)
DLT
Exabyte (8 mm)
Cartouches
3,5” / 5,25”
Durs
RAID
Souples
244
1
Optique
Réinscriptible
CD
WORM
CD-ROM
CD-R
Magnéto-optique
Changement
de phase
CD-RW
DVD-Ram
245
7.5.1 Enregistrement magnétique
Principe
Bobine d’écriture
ou de lecture
Noyau de
ferrite
Signal d’écriture
Couche magnétique
Support
Entrefer
246
2
Principe
Bobine d’écriture
ou de lecture
Signal de lecture
E = dφ/dt
Couche magnétique
Support
Entrefer
247
Techniques d’enregistrement
1
1
0
0
0
1
1
RZ
NRZ
NRZI
Manchester (PE)
248
3
Techniques de codage
Horloge
1
1
0
0
0
1
1
FM
MFM
M2 FM
Cellule
de bit
249
Codage sur la couche magnétique
1
1
0
0
0
1
1
FM et NRZI
MFM et NRZI
250
4
Codage RLL 2,7
Suite de bits
000
10
010
0010
11
011
001
Code
000100
0100
100100
00100100
1000
001000
00001000
251
Codage RLL 2,7
Donnée
Code
10
11
0010
0100 1000 00100100
NRZI
252
5
7.5.3 Cartouches et bandes magnétiques
Bandes magnétiques : bande à 9 pistes
Bloc physique
Parité
= 1 ou + enregistrements
longitudinale
Piste 1
Caractère 1
Piste 2
Caractère 2
Piste 3
Piste 4
Piste 5
Piste 6
Piste 7
Piste 8
Piste 9 (Parité transversale)
Intervalle
inter-bloc
Un bloc physique peut contenir plus d’un enregistrement logique si
ces derniers sont trop petits. Le nombre d’enregistrements par bloc
s’appelle facteur de blocage.
253
Enregistrement hélicoïdal
Pistes inclinées
Tête de lecture
rotative
Utilisé dans cassettes vidéo, DAT, Exabyte
254
6
Cartouches magnétiques
Exemple : cassettes IBM 3490
Densité linéaire longitudinale :
38 000 octets / pouce
Longueur : 2 400 pieds
Largeur : 0,5 pouce
Nombre de pistes : 36
Capacité : ~ 1 Go
Débit : 4,5 Mo / sec.
255
Cartouches magnétiques
Exemple : DAT
Densité linéaire longitudinale : 114 Mo / pouce2
Longueur : 203 pieds
Largeur : 4 mm
Capacité : 4 à 8 Go.
Débit : 0,5 Mo / s
Prix : 1500 $ pour le lecteur
+ 20 $ par cassette
256
7
7.5.4 Disques magnétiques
Piste 00
Piste 01
Index
Secteur
257
Disques durs
Arbre avec moteur intégré
Filtre
Couvercle
Bras de commande
Disques
plaqués
Aimant
Bobine
Boîtier
Tête
Bras
Circuit imprimé
Préamplificateur
Connecteur d'interface
258
8
Disques durs
•
•
•
•
•
Boîtier étanche
Vitesse de rotation 3 600 tours / min à 10 000 tours / min
Tête volante
Débit jusqu’à 40 Mo / s
Plusieurs plateaux sur un même axe.
Tête de lecture/écriture
0,2 à 1 µm
0,2 à 4 µm
cheveu
50 à 100 µm
Mouvement du disque
259
Disques durs
• Une tête de lecture/écriture par surface
• Déplacement simultané de toutes les têtes radialement
Cylindre
260
9
Disques durs
• Temps de positionnement des têtes sur le bon cylindre
• Temps d’attente-rotation pour atteindre le bon secteur =
1
≈
2 × nb de tours / sec
• Temps de transfert des informations
Débit (octets / sec) = nb. d’octets / piste
nb de tours / sec.
nb d’octets / piste = nb d’octets / secteur x nb de secteurs / piste
nb de tours / sec =
vitesse de rotation en tours / min
60
261
Format d’une piste (inscrit lors du formatage du disque)
ID secteur 1
Index-Field
Gap
ID secteur 2
ID secteur 3
Post
ID-Field
Gap
Post
Data-Field
Gap
sync ID-Address mark
ID-Field
#piste
Data-Field (sector)
Final
Gap
CRC
#secteur
sync Data-Address mark
ID secteur 4
CRC
Data
262
10
Disques durs
Vitesse de rotation : jusqu’à 10 000 tours / min
• Temps d’accès à une piste :
piste à piste : 1 ms
moyen: 7 à 11 ms
maximum : 20 ms
• Densité linéaire : jusqu’à 200 000 bpi (bits / pouce)
• Densité radiale : jusqu’à 8 000 tpi (pistes / pouce)
263
Disques durs amovibles
• Jaz de Iomega, 2 Go (150 $ / cartouche)
• Syjet de Syquest, 1,5 Go (200 $ / cartouche), SparQ de Syquest, 1
Go (90 $ / cartouche), EZFlyer de Syquest, 230 Mo. (75 $ /
cartouche)
264
11
Disque souple 3,5” standard
• Seulement 2 surfaces
• Vitesse de rotation : 300 tpm
• Densité linéaire : 9 600 bpi
• Densité radiale : 135 pistes / pouce
• Nombre de pistes : 80 par face
• Capacité : 1,44 Mo.
• Débit : 92 Ko / s
265
Disques souples de très haute densité
• Zip de Iomega, 100 Mo, environ 20 $ par disquette. Prix : environ
200 $.
• Zip250 de Iomega, 250 Mo, environ 25 $ par disquette. Une
version USB sera bientôt disponible. Prix : environ 300 $.
Vitesse de rotation : 3000 tours/min, densité radiale 2118 pistes /
pouce, enregistement par zones pemettant la même densité
d’enregistrement sur toutes les pistes,
266
12
Disques souples avec guidage optique (floptiques)
L’enregistrement est magnétique, mais il y a une piste de guidage
optique pour améliorer la précision de positionnement des têtes de
lecture/écriture.
Exemples :
• LS120 de Imation (Laser Servo), 120 Mo (permet de lire aussi les
disques souples standards), environ 15 $ par disquette. Prix :
environ 225 $ pour la version USB, 145 $ pour la version IDE.
267
7.5.5 Enregistrement optique
Disques optiques numériques
Plusieurs types :
• disques magnéto-optiques réinscriptibles
• disques WORM inscriptibles seulement une fois
• disques compacts CD
• disques DVD
268
13
Avantages :
• La tête de lecture n’est pas à proximité du disque mais à
environ 1 mm : pas d’usure et pas de risque de ”crash”.
• Couche de plastique transparent protégeant la surface :
insensibles aux poussières et aux rayures.
• Insensible à la température et aux champs magnétiques.
• Grande capacité à un coût peu élevé.
269
Inconvénients :
• Relativement lents
• Unités capables d’écrire encore coûteuses.
270
14
Capacité :
• CD et CD-ROM : ~600 Mo pour environ 60 min de musique
ou une heure de vidéo compressé MPEG1 avec 240 lignes/
écran.
• DVD : 17 Go -> 7 heures de vidéo à 500 lignes/écran.
Musique : 2 canaux × 4 0 0 0 0 échantillons/sec de 16 bits
chacun × 60 min = 576 Mo.
271
Disques magnéto-optiques
• Effaçables et réinscriptibles
• Trois formats : Minidisk 2 ”1/2 (140 Mo), 3”1/2 (256 Mo) et
5”1/4 (650 Mo à quelques Go)
• Temps d’accès ~ 15 à 40 ms
272
15
Disques magnéto-optiques
Principe :
Écriture : Action combinée d’un champ magnétique et d’un
faisceau laser. Le laser chauffe la surface au-dessus de son
point de Curie (~ 150 ºC) et une tête magnétique peut alors
magnétiser la surface dans un sens ou dans l’autre.
Lecture : S’effectue aussi à l ’aide d’un faisceau laser, mais
avec une puissance beaucoup plus faible. La polarisation du
faisceau réfléchi diffère suivant l’orientation magnétique de la
surface (effet Kerr).
http://www.sel.sony.com/SEL/rmeg/mediatech/overview.html
273
Le CD
L’enregistrement sur un CD de 12 cm consiste en un long sillon
(d'une longueur de près de 5 km) en spirale partant du centre,
découpé en 292 500 secteurs de 2 Ko pour une capacité de 599
Mo. Le pas de cette spirale est de 1,6 µm (soit 16 000 tpi, pour
un total par face d'environ18 000 “pistes”) et la densité
longitudinale d'enregistrement est de 16 000 bpi. L’information
est stockée sous forme de creux (pits) d’une largeur de 0,5 µm,
d’une longueur de 0,83 à 3,56 µm et d’une profondeur de 0,01
µm. La réflectivité des creux étant différente de celle des plats
entre les creux, on peut détecter optiquement leur présence.
274
16
Le CD
Le CD ne contient pas comme le disque magnétique une table
d’allocation de fichiers permettant de retrouver un fichier. Il
possède plutôt une table des matières.
275
Le CD
Autres caractéristiques
• Vitesse de rotation variable selon la piste : 200 à 530 tours /
min
• Temps d’accès :
- piste à piste : 1 ms
- moyen : 350 ms
- maximum : 700 ms
• Débit : 600 Ko / s (4X)
• Utilisation massive de codes correcteurs d’erreurs.
• Enregistrement sur une seule face.
276
17
Le CD
277
Le CD enregistrable
Ce CD est constitué d ’une couche relativement épaisse de
plastique de polycarbonate transparent. Sur ce plastique se
trouve une couche de pigments généralement verts, une fine
couche d’or destinée à r éfléchir le rayon laser, une couche
protectrice en laque et souvent une couche de polymère antirayures.
Le graveur de CD enregistre les informations en envoyant un
puissant rayon laser à une fréquence lumineuse de 780 nm. La
couche de pigments est destinée à absorber la lumière à cette
fréquence spécifique. Cette absorption d’énergie crée une
marque de trois façons possibles selon la conception du disque.
278
18
Le CD enregistrable
- Décoloration des pigments,
- Distorsion de la couche de polycarbonate
- Formation d’une bulle sur la couche de pigments.
Dans les trois cas, il résulte une distorsion (ou cuvette) sur la
pise de la spirale. Lorsque le faisceau est éteint, aucune
marque ne se forme. La longueur des cuvettes varie, de même
que les zones sans marque. Le graveur de CD utilise ces
longueurs variables pour écrire les informations selon un code
spécial qui compresse les données et vérifie les erreurs (ISO9096).
279
Le DVD
Le DVD utilise une longueur d’onde du laser plus courte que
celle du CD (650 nm au lieu de 780 nm) et un meilleur système
de guidage, multipliant par 7 la capacité de stockage, ce qui
donne 4,7 Go.
Une seconde couche transparentesuperposée à la première
permet de doubler encore la capacité à 8,5 Go. Finalement, en
utilisant les deux faces du disque, on obtient 17 Go.
Densité radiale : 34 000 tpi
Densité longitudinale : 34 000 bpi
Débit : 600 Ko / s à 1,3 Mo / s
280
19
Le DVD
Plusieurs types :
- DVD-Audio/Video
- DVD-R, inscriptible une fois, 17 Go pour les deux faces.
- DVD-RAM (Panasonic), DVD-RW (Pioneer), DVD+RW
(HP/Philips/Sony), DVD/RW (NEC) : réinscriptibles de
1000 à 10000 fois.
Le DVD-RAM 1.0 permet 2,6 Go par face et la version 2.0
permet 4,7 Go par face.
Le DVD+RW permet 3 Go par côté.
Le DVD-RW permet 5,7 Go par côté.
281
20

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