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. Pierre Marchand, 2001 243 Magnétique Bandes Disques Hélicoïdales Linéaires 3,5 / 5,25 RAID DAT (4 mm) DLT Durs Souples Exabyte (8 mm) Cartouches Pierre Marchand, 2001 244 1
Optique Réinscriptible WORM CD Magnéto-optique CD-R CD-ROM Changement de phase CD-RW DVD-Ram Pierre Marchand, 2001 245 7.5.1 Enregistrement magnétique Principe Noyau de ferrite Couche magnétique Support Bobine d écriture ou de lecture Signal d écriture Entrefer Pierre Marchand, 2001 246 2
7.5.1 Enregistrement magnétique Principe Bobine d écriture ou de lecture Couche magnétique Support Signal de lecture E = dφ/dt Entrefer Pierre Marchand, 2001 247 7.5.1 Enregistrement magnétique Techniques d enregistrement RZ 1 1 0 0 0 1 1 NRZ NRZI Manchester (PE) Pierre Marchand, 2001 248 3
7.5.1 Enregistrement magnétique Techniques de codage Horloge FM 1 1 0 0 0 1 1 MFM M 2FM Cellule de bit Pierre Marchand, 2001 249 7.5.1 Enregistrement magnétique Codage sur la couche magnétique 1 1 0 0 0 1 1 FM et NRZI MFM et NRZI Pierre Marchand, 2001 250 4
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 Pierre Marchand, 2001 251 7.5.1 Enregistrement magnétique Codage RLL 2,7 Donnée Code 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 Pierre Marchand, 2001 252 5
7.5.3 Cartouches et bandes magnétiques Bandes magnétiques : bande à 9 pistes Piste 1 Caractère 1 Piste 2 Caractère 2 Piste 3 Piste 4 Piste 5 Piste 6 Piste 7 Piste 8 Piste 9 (Parité transversale) Parité longitudinale Intervalle inter-bloc Bloc physique = 1 ou + enregistrements 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. Pierre Marchand, 2001 253 7.5.3 Cartouches et bandes magnétiques Enregistrement hélicoïdal Pistes inclinées Tête de lecture rotative Utilisé dans cassettes vidéo, DAT, Exabyte Pierre Marchand, 2001 254 6
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. Pierre Marchand, 2001 255 7.5.1 Enregistrement magnétique Cartouches magnétiques Exemple : DAT Densité linéaire longitudinale : 114 Mo / pouce 2 Longueur : 203 pieds Largeur : 4 mm Capacité : 4 à 8 Go. Débit : 0,5 Mo / s Prix : 1500 $ pour le lecteur + 20 $ par cassette Pierre Marchand, 2001 256 7
Piste 00 Piste 01 Index Secteur Pierre Marchand, 2001 257 Disques durs Disques plaqués Couvercle Filtre Arbre avec moteur intégré Bras de commande Aimant Bobine Tête Boîtier Bras Préamplificateur Connecteur d'interface Circuit imprimé Pierre Marchand, 2001 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 4 µm 0,2 à 1 µm cheveu 50 à 100 µm Mouvement du disque Pierre Marchand, 2001 259 Disques durs Une tête de lecture/écriture par surface Déplacement simultané de toutes les têtes radialement Cylindre Pierre Marchand, 2001 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 Pierre Marchand, 2001 261 Format d une piste (inscrit lors du formatage du disque) ID secteur 1 ID secteur 2 ID secteur 3 ID secteur 4 Index-Field Gap Post ID-Field Gap Post Data-Field Gap Final Gap ID-Field sync ID-Address mark CRC #piste #secteur sync Data-Address mark Data-Field (sector) Data CRC Pierre Marchand, 2001 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) Pierre Marchand, 2001 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) Pierre Marchand, 2001 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 Pierre Marchand, 2001 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, Pierre Marchand, 2001 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. Pierre Marchand, 2001 267 Disques optiques numériques Plusieurs types : disques magnéto-optiques réinscriptibles disques WORM inscriptibles seulement une fois disques compacts CD disques DVD Pierre Marchand, 2001 268 13
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. Pierre Marchand, 2001 269 Disques optiques numériques Inconvénients : Relativement lents Unités capables d écrire encore coûteuses. Pierre Marchand, 2001 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 40 000 échantillons/sec de 16 bits chacun 60 min = 576 Mo. Pierre Marchand, 2001 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 Pierre Marchand, 2001 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 Pierre Marchand, 2001 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'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 entre les creux, on peut détecter optiquement leur présence. Pierre Marchand, 2001 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. Pierre Marchand, 2001 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. Pierre Marchand, 2001 276 17
Le CD Pierre Marchand, 2001 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 réfléchir 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. Pierre Marchand, 2001 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 (ISO- 9096). Pierre Marchand, 2001 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 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 Densité longitudinale : 34 000 bpi Débit : 600 Ko / s à 1,3 Mo / s Pierre Marchand, 2001 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. Pierre Marchand, 2001 281 20