Unité 8: Mémoires auxiliaires

(1)

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’exploita- tion 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.

Unité 8: Mémoires auxiliaires

(2)

7.5 Mémoires auxiliaires

Unité 8: Mémoires auxiliaires

Magnétique

Bandes Disques

Hélicoïdales Linéaires

DAT (4 mm) DLT

3,5” / 5,25” RAID

Durs Souples

(3)

7.5 Mémoires auxiliaires

Unité 8: Mémoires auxiliaires

Optique

WORM CD

Réinscriptible

Magnéto-optique

Changement de phase

CD-ROM

CD-RW DVD-Ram

CD-R

(4)

7.5 Mémoires auxiliaires

7.5.1 Enregistrement magnétique Principe

Unité 8: Mémoires auxiliaires

Couche magnétique Support

Bobine d’écriture ou de lecture

Signal d’écriture Noyau de

ferrite

(5)

7.5 Mémoires auxiliaires

7.5.1 Enregistrement magnétique Principe

Unité 8: Mémoires auxiliaires

Couche magnétique Support

Entrefer

Bobine d’écriture ou de lecture

Signal de lecture E = d/dt

(6)

7.5 Mémoires auxiliaires

7.5.1 Enregistrement magnétique Techniques d’enregistrement

Unité 8: Mémoires auxiliaires

RZ

NRZ NRZI

1 1 0 0 0 1 1

(7)

7.5 Mémoires auxiliaires

7.5.1 Enregistrement magnétique Techniques de codage

Unité 8: Mémoires auxiliaires

FM MFM M FM2

1 1 0 0 0 1 1

Horloge

Cellule de bit

(8)

7.5 Mémoires auxiliaires

7.5.1 Enregistrement magnétique

Codage sur la couche magnétique

Unité 8: Mémoires auxiliaires

FM et NRZI MFM et NRZI

1 1 0 0 0 1 1

(9)

7.5 Mémoires auxiliaires

7.5.1 Enregistrement magnétique Codage RLL 2,7

Suite de bits Code

000 000100 10 0100 010 100100

0010 00100100

11 1000 011 001000 001 00001000

Unité 8: Mémoires auxiliaires

(10)

7.5 Mémoires auxiliaires

7.5.1 Enregistrement magnétique Codage RLL 2,7

Unité 8: Mémoires auxiliaires

1 0 1 1 0 0 1 0

0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0

NRZI Donnée Code

(11)

7.5 Mémoires auxiliaires

7.5.3 Cartouches et bandes magnétiques

Bandes magnétiques : bande à 9 pistes

Unité 8: Mémoires auxiliaires

Bloc physique

= 1 ou + enregistrements

Intervalle inter-bloc Piste 1

Piste 2 Piste 3 Piste 4 Piste 5 Piste 6 Piste 7 Piste 8

Piste 9 (Parité transversale)

Parité longitudinale Caractère 1

Caractère 2

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.

(12)

7.5 Mémoires auxiliaires

7.5.3 Cartouches et bandes magnétiques Enregistrement hélicoïdal

Unité 8: Mémoires auxiliaires

Pistes inclinées

Tête de lecture rotative

Utilisé dans cassettes vidéo, DAT, Exabyte

(13)

7.5 Mémoires auxiliaires

7.5.3 Cartouches et bandes magnétiques 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.

Unité 8: Mémoires auxiliaires

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7.5 Mémoires auxiliaires

7.5.1 Enregistrement magnétique 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

Unité 8: Mémoires auxiliaires

(15)

7.5 Mémoires auxiliaires

7.5.4 Disques magnétiques

Unité 8: Mémoires auxiliaires

Piste 00 Piste 01

Index

Secteur

(16)

7.5 Mémoires auxiliaires

Disques durs ^Filtre

Couvercle Disques

plaquˇ s

Bo”tier Arbre avec moteur intˇ grˇ

Bras de commande

Aimant

Bobine

Unité 8: Mémoires auxiliaires

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7.5 Mémoires auxiliaires

7.5.4 Disques magnétiques 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.

Unité 8: Mémoires auxiliaires

Mouvement du disque

0,2 à 1 m 0,2 à 4 m

Tête de lecture/écriture

cheveu 50 à 100 m

(18)

7.5 Mémoires auxiliaires

• Une tête de lecture/écriture par surface

• Déplacement simultané de toutes les têtes radialement

Unité 8: Mémoires auxiliaires

Cylindre

(19)

7.5 Mémoires auxiliaires

• Temps de positionnement des têtes sur le bon cylindre

• Temps d’attente-rotation pour atteindre le bon secteur =

• 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

Unité 8: Mémoires auxiliaires

 1

2 nb de tours / sec

nb de tours / sec vitesse de rotation en tours / min 60

(20)

7.5 Mémoires auxiliaires

Format d’une piste (inscrit lors du formatage du disque)

Unité 8: Mémoires auxiliaires

ID secteur 1

Post ID-Field

Gap

Post Data-Field

Gap

ID secteur 2 ID secteur 3 ID secteur 4

Final Gap Index-Field

Gap

ID-Field

ID-Address mark CRC sync

#secteur

#piste

(21)

7.5 Mémoires auxiliaires

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)

Unité 8: Mémoires auxiliaires

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7.5 Mémoires auxiliaires

7.5.4 Disques magnétiques 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)

Unité 8: Mémoires auxiliaires

(23)

7.5 Mémoires auxiliaires

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

Unité 8: Mémoires auxiliaires

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7.5 Mémoires auxiliaires

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,

Unité 8: Mémoires auxiliaires

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7.5 Mémoires auxiliaires

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.

Unité 8: Mémoires auxiliaires

(26)

7.5 Mémoires auxiliaires

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

Unité 8: Mémoires auxiliaires

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7.5 Mémoires auxiliaires

Disques optiques numériques 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.

Unité 8: Mémoires auxiliaires

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7.5 Mémoires auxiliaires

Disques optiques numériques Inconvénients :

• Relativement lents

• Unités capables d’écrire encore coûteuses.

Unité 8: Mémoires auxiliaires

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7.5 Mémoires auxiliaires

7.5.5 Enregistrement optique 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  40 000 échantillons/sec de 16 bits chacun  60 min = 576 Mo.

Unité 8: Mémoires auxiliaires

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7.5 Mémoires auxiliaires

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

Unité 8: Mémoires auxiliaires

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7.5 Mémoires auxiliaires

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

Unité 8: Mémoires auxiliaires

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7.5 Mémoires auxiliaires

7.5.5 Enregistrement optique 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'environ 18 000 “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

Unité 8: Mémoires auxiliaires

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7.5 Mémoires auxiliaires

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.

Unité 8: Mémoires auxiliaires

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7.5 Mémoires auxiliaires

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.

Unité 8: Mémoires auxiliaires

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7.5 Mémoires auxiliaires

Unité 8: Mémoires auxiliaires

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7.5 Mémoires auxiliaires

7.5.5 Enregistrement optique 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 réfléchir le rayon laser, une couche protectrice en laque et souvent une couche de polymère anti- rayures.

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

Unité 8: Mémoires auxiliaires

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7.5 Mémoires auxiliaires

7.5.5 Enregistrement optique 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 (ISO- 9096).

Unité 8: Mémoires auxiliaires

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7.5 Mémoires auxiliaires

7.5.5 Enregistrement optique 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 transparente superposée 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

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7.5 Mémoires auxiliaires

7.5.5 Enregistrement optique 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.