Le document présente une analyse détaillée des disques durs et des supports optiques, comprenant leur structure, fonctionnement et utilisation. Il traite des évolutions historiques des disques durs depuis leur invention par IBM en 1957, ainsi que des caractéristiques et des types de supports optiques comme les CD et DVD. Le texte aborde également les critères de performance des disques durs, tels que la capacité de stockage, la vitesse de rotation et le temps d'accès.

2. Réaliser par :
 Hayat nainia
 Ghizlane Bergmane
 Malika aouridi
 Somia hassile

3. :
Disque dur
Supports optiques
Mémoire flash usb

6.  Les premiers disques durs ont été développés
par IBM en 1957 et ont connu un grand succès
jusqu’à maintenant. Ils permettent en effet de
stocker de grands volumes d’information tout
en conservant un temps d’accès assez faible,
et un rapport prix/capacité avantageux. Les
micro-ordinateurs sont tous équipés de disques
durs depuis la fin des années 80.

10. Une unité de disque dur est en fait
constituée de plusieurs disques, ou plateaux,
empilés et en rotation rapide autour du même axe
. Chaque face d’un plateau est lue ou écrite par
une tête de lecture. Afin de simplifier le
mécanisme, toutes les têtes se déplacent en même
temps, radialement (seule la distance tête-axe de
rotation varie). Les disques sont structurés en
pistes et en secteurs, Le nombre de pistes est fixé
par la densité transversale (nombre de pistes par
unité de longueur radiale). Cette densité dépend
essentiellement de la précision du positionnement
de la tête sur le disque.

13. Tête de disque dur de 2011.
Tête de disque dur de 1970.

16.  Chaque piste ou secteur contient le même
nombre d’octets (en fait, toutes les pistes
n’ont pas la même longueur, mais la densité
est plus grande sur les pistes du centre, de
façon à obtenir le même volume
d’information sur chaque piste). L’unité de
lecture ou d’écriture sur le disque est le
secteur. Le système complet est constitué
d’une ensemble de disques empilés. Le
contrôleur du disque doit être capable
d’écrire ou de lire.

17. Pour repérer un secteur, il faut connaitre son
plateau, le numéro de sa piste, et le numéro
du secteur dans la piste. La plupart des
systèmes introduisent la notion de cylindre : un
cylindre est formé par l’ensemble des pistes de
même position sur tous les plateaux.
Un secteur est alors repéré par :
– numéro de cylindre (donnant la
distance tête-axe de rotation) ;
– numéro de piste (en fait le numéro
de tête de lecture à utiliser) ;
– numéro du secteur (lié à l’angle).

19.  Un contrôleur de disque est l’ensemble électronique qui est connecté
directement à la mécanique d’un disque dur. La mission de cet
ensemble est de piloter les moteurs de rotation et le déplacement des
têtes de lecture/enregistrement, et d’interpréter les signaux électriques
reçus de ces têtes pour les convertir en bits ou réaliser l’opération
inverse afin d’enregistrer des données à un emplacement particulier de
la surface des disques composant le disque dur.
 Sur les premiers disques durs, par exemple le ST-506, ces fonctions
étaient réalisées par une carte électronique indépendante de
l’ensemble mécanique. Le volumineux câblage d’interconnexion a
rapidement favorisé la recherche d’une solution plus compacte : le
contrôleur de disque se trouva alors accolé au disque, donnant
naissance aux standards SCSI, IDE et maintenant SATA.
 L’appellation « Contrôleur de disque » est souvent employée par
approximation en remplacement de « Contrôleur ATA » ou « Contrôleur
SCSI ». « Contrôleur de disque » est en fait une appellation générique
qui convient également à d'autres types de périphériques ou matériels
de stockage : disque dur donc, mais aussi lecteur de CD, dérouleur de
bande magnétique, scanner, etc.

21.  La capacité d’un disque dur peut être calculée ainsi :
nombre de cylindres × nombre de têtes × nombre de
secteurs par piste × nombre d’octets par secteur
(généralement 512).
 Cependant les nombre de cylindres, têtes et secteurs
sont fausses pour les disques utilisant le zone bit
recording (enregistrement à densité constante), ou la
translation d’adresses LBA. Sur les disques ATA de taille
supérieure à 8 Go, les valeurs sont fixées à 255 têtes,
63 secteurs et un nombre de cylindres dépendant de la
capacité réelle du disque afin de maintenir la
compatibilité avec les systèmes d’exploitation plus
anciens.
 Par exemple avec un disque dur S-ATA Hitachi de fin
2005 : 63 secteurs × 255 têtes × 10 011 cylindres ×
512 octets/secteur = 82 343 278 080 octets soit
76,688 Gio (ou 82,343 Go).

23.  Le temps d’accès pour lire ou écrire un secteur
du disque dur dépend de la vitesse de rotation
du disque , et de la vitesse de déplacement des
têtes et de la dimension du disque.
 Chaque transfert (lecture ou écriture d’un
secteur) demande les opérations suivantes :
si les têtes ne sont pas déjà sur le bon cylindre,
déplacement des têtes. On définit le temps de
positionnement minimum (passage d’un
cylindre au cylindre voisin), et le temps de
positionnement moyen (passage à un cylindre
quelconque, donc parcours en moyenne de la
moitié du rayon).

24. attendre que le début du secteur visé arrive sous
la tête de lecture : en moyenne, il faut que le
disque tourne d’un demi-tour. Ce temps est appelé
demi délai rotationnel.
transfert des données, qui dure le temps
nécessaire pour faire défiler le secteur entier sous
la tête de lecture.
 Le débit d’information maximal est déterminé par
la vitesse de rotation du disque, la densité
d’enregistrement longitudinale, et parfois limitée
par le débit du bus d’entrées/ sorties reliant le
disque à l’ordinateur.
 Les fabricants de disques durs indiquent en général
le temps d’accès moyen et le taux de transfert
maximum (débit).

25.  Capacité : elle s'exprime en Go. Un disque de 40 Go est un
minimum aujourd'hui. Pour du stockage vidéo, prenez au moins 80
Go, l'histoire d'être tranquille.
 Vitesse de rotation : si vous faites du stockage pur, vous pouvez
prendre un disque dur de 5400 tours à très forte capacité (au
moins 160 Go). Si vous faites du montage Vidéo, un disque dur IDE
à 7200 tours ou un disque SATA à 10000 tours s'impose.
 Temps d'accès : visez le plus bas possible. Un bon disque dur fait
des temps d'accès inférieurs à 10 millisecondes. Pensez à rajouter
3 millisecondes aux données souvent fausses communiquées par les
constructeurs.
 Interface : IDE, SCSI ou SATA ?.
Le SATA ne fait pas progresser les performances des disques durs
par rapport à L'IDE pour un même disque, cependant il dispose de
fonctions comme le hot-plug (branchage/débranchage à chaud) et
des disques durs tournant à 10000 tours/minute existent en SATA.
Le SCSI n'est vraiment qu'à réserver aux mordus de montage vidéo
ou de performancesextrêmes.

26.  Les supports optiques sont utilisés pour
mettre en mémoire les sons, les images et
les données numériques.

27. Les disques optiques (CD, DVD,
Blu-Ray) sont des supports de
données numériques utilisant la
technologie du laser. Ces disques
sont utilisés dans différents
contextes (audio, musique, vidéo),
et pas uniquement sur un
ordinateur. Découvrons-les, et
apprenons à les utiliser, pour
différentes utilisations
(sauvegardes, copies de sécurité,
etc.)

28.  Dans le domaine de l'information, de
l'audio et de la vidéo, un disque optique
est un disque circulaire plat servant de
média amovible qui offre une capacité de
stockage importante (plusieurs Go) et une
durée de conservation des données
importantes (plusieurs années). Un disque
optique est habituellement constitué de
polycarbonate.
 Les CD et les DVD sont les disques optiques
les plus connus.

29. Le Compact Disc (CD) a été
inventé par Sony et Philips
en 1981. Les spécifications
du Compact Disc ont été
étendues en 1984 afin de
permettre au CD de stocker
des données numériques,
c'est le CD-ROM.

30.  Le CD (Compact Disc) est un disque de 12 cm
de diamètre d'épaisseur comprise entre 1.1 à
1.5 mm qui permet de stocker des
informations numériques, c'est-à-dire
correspondant à 800 Mo de données
informatiques en langage binaire (0 ou 1)

31. Le disque CD était facile à transporter (12 cm de diamètre ou 8 cm
pour le format mini) et ne s'usait pas (durée de vie pouvant atteindre
une dizaine d'années).
Il apportait en outre une qualité audio supérieure, du fait des données
de type numérique.
Il a été ensuite transposé au monde de l'ordinateur : on parle alors de
CD-ROM (Comapct Disk Read Only Memory).
Il a été utilisé sous cette forme comme support de livraison des
logiciels informatiques.
Devenu enregistrable, on l'appelle alors CD-R (Recordable =
enregistrable).
On a pu alors l'utiliser comme support de données (pour sauvegardes
notamment).
Le type CD+R offre plus de possibilités lors de la gravure.
Devenu ré-enregistrable, on l'appelle alors CD-RW (Writable )
Il devient réutilisable (avec toutefois un nombre limité de
réutilisations).
Sa capacité est de l'ordre de 700 Mo (ou 80 minutes de musique).

32. Composition d'un CD :
Le CD se compose de trois couches superposées:
 La couche principale qui est la plus épaisse est en
polycarbonate, un plastique résistant et
transparent (1) . Ce plastique laisse passer la
lumière émise par le laser lors de la lecture d'un
CD.
 On trouve ensuite une couche métallique
réfléchissante (2) très souvent en aluminium qui va
réfléchir la lumière émise par le laser. Il y a par
dessus tout ça une couche de vernis protecteur qui
vient protéger le métal de l'agression des Ultra
Violets (3) . Par dessus le tout, on trouve la surface
imprimée qui sert à habiller le disque (4) .

34. Les couches composant un disque compact sont :
A)-Couche de polycarbonate comportant l'information
codée sous la forme de cavités.
B)-Couche réfléchissante.
C)-Couche de laque prévenant l'oxydation
D)-Étiquette imprimée sur le dessus du disque.
E)-Le rayon laser traverse les cavités, est réfléchi, puis est
détecté par le lecteur.

35.  Les informations sont gravées sur un sillon unique,
appelé piste. Enroulée en spirale, elle commence
au centre du disque.

36.  Lors de la lecture d'un CD de ce type, le
faisceau laser traverse la couche de
polycarbonate et rencontre ou non un creux.
Le faisceau est ensuite réfléchi par la couche
métallique. Le passage d'un creux à une bosse
ou d'une bosse à un creux représente un 1
dans le langage binaire. Le reste représente
un 0. La lumière du laser est alors fortement
déviée (on dit qu'elle est réfractée), de telle
sorte que la dose de lumière renvoyée par la
couche réfléchissante est minime. Le lecteur
comprend alors qu'il s'agit d'un 1. La longueur
du motif qui suit, qu'il soit bosse ou creux,
donne la longueur du nombre de 0 situés
après. La succession de 0 et de 1 permet
ensuite de lire le contenu du disque. A noter
que contrairement aux disques durs, un CD n'a
qu'une seule piste organisée en spirale

37.  Les CD-ROM et CD audios sont constitués de trois zones qui
constituent la zone de stockage d'informations :
 La zone Lead-in : cette zone est située le plus au
centre du CD, d'une largeur de 2mm (elle part du cercle
situé à 23mm du rayon pour se terminer au cercle situé à
25mm du rayon). Cette zone permet au lecteur de CD-ROM
de synchroniser sa vitesse pour lire les données
 La zone de données ou zone Programme : elle
part du cercle de rayon 25mm pour s'arrêter à un rayon de
58mm. Elle peut contenir 90 minutes de données au
maximum.
La zone de fin ou zone de Lead-out : elle
contient des zéros sur une durée minimum de 90 secondes
et marque la fin du CD.

38.  La lecture d'un CD :
 La tête de lecture est composé d'un laser
émettant un faisceau lumineux et d'une
cellule photoélectrique chargée de capter le
rayon réfléchi par le CD. Une lentille situé à
proximité du CD focalise le faisceau laser sur
les "trous et bosses".

39. La lecture à vitesse linéaire constante ( CLV) :
Lorsqu'un disque tourne, la vitesse des pistes situées
au centre est moins importante que celle des pistes
situées sur l'extérieur, ainsi il est nécessaire
d'adapter la vitesse de rotation du disque en fonction
de la position de la tête de lecture.
La lecture à vitesse de rotation angulaire constante
( CAV) :
elle consiste à avoir une faible densité de données
sur la périphérie du disque et une forte densité au
centre du disque. De cette manière, les débits sont
les mêmes au centre et à la périphérie du disque. En
revanche, la capacité est moindre

41. La lumière émise par la diode laser est
transformée en une onde plane grâce à une
lentille située en sortie. Le faisceau de lumière
est alors partiellement réfléchi sur un miroir
semi-transparent (50%).
Les lentilles de focalisation concentrent alors le
faisceau réfléchi par le miroir sur le disque
optique qui lui-même la réfléchit. Cette lumière
réfléchie repasse alors par les lentilles puis le
miroir semi-réfléchissant avant d’être focalisée
par une dernière lentille sur la photodiode.
La photodiode mesure alors l’amplitude du rayon
reçu pour la convertir en un signal électrique
exploitable par le système électronique du
lecteur

42. Codage des informations :
 La piste physique est constituée d'alvéoles
d'une profondeur de 0,168 µm, d'une largeur
de 0.67 µm et de longueur variable. Les pistes
physiques sont écartées entre elles d'une
distance d'environ 1.6µm. Le fond de l'alvéole
est un creux, les espaces sont des plats.

43.  Les informations gravées sur la couche métallique
sont lues à l’aide d’une diode laser (couleur rouge
pour les CD, longueur d’onde 780 nm et diamètre du
spot 1,04 µm). La profondeur du creux est égale au
quart de la longueur d’onde de la lumière émise par
le Laser. La taille du faisceau est telle qu’elle
rencontre systématiquement un plat lorsqu’elle est
en face d’un creux.
 Ainsi, lorsqu’un creux se présente dans le faisceau,
une partie est réfléchie par le plat, l’autre par le
creux, la différence de marche entre ces deux
faisceaux est λ/2. L’interférence est destructive et
l’intensité lumineuse minimale (mais pas nulle). En
l’absence de creux, la réflexion est telle que
l’intensité lumineuse soit maximale.
 L’information « 0 » ou « 1 » est alors obtenue de la
façon suivante :
 On a un « 1 » logique lors du passage d’un creux à
une bosse ou d’une bosse à un creux (appelé front). ;
 On a un « 0 » logique lorsqu’il n’y a pas de front.

45.  C'est la longueur de l'alvéole qui permet de définir
l'information. La taille d'un bit sur le CD est
normalisée et correspond à la distance parcourue
par le faisceau lumineux en 231.4 nanosecondes,
soit 0.278 µm à la vitesse standard minimale de 1.2
m/s.
 Il doit toujours y avoir au minimum deux bits à 0
entre deux bits consécutifs à 1 et il ne peut y avoir
plus de 10 bits consécutifs à zéro entre deux bits à
1. C'est pourquoi la longueur d'une alvéole
correspond au minimum à la longueur nécessaire
pour stocker la valeur OO1 soit 0.833 µm et au
maximum à la longueur nécessaire pour stocker la
valeur 00000000001 soit 3.054 µm.

47. Ce type de codage
correspond au code de
Millerqui est un codage
simple permettant de
transmettre des
informations sur une bande
passante réduite et avec
un débit élevé

48. Différenciation de lecteurs de CD-Rom:
 interface (IDE ou SCSI)
 vitesse exprimée en X (un X équivaut à
150 ko par seconde)
 le temps d'accès exprimé en
millisecondes. C'est le temps mis par le
lecteur à passer d'une partie à une
autre du CD.

49.  le DVD ( Digital Versatil Disk) il s’agit d’un
standard de disque optique annoncé en 1995
par plusieurs firmes électroniques .qui est
analogique au CD-ROM mais avec des
capacités plus importantes
comme le CD-ROM on peut stocker toutes
sortes d’informations numérisées en
particulier le son ou enregistrements de
vidéo numérique.

50.  Le DVD a le même diamètre que le CD audio (12
cm), mais grâce à l'utilisation d'un laser à
longueur d'onde réduite et à une augmentation
de la densité d'inscription des données, sa
capacité de mémoire sur une couche est
multipliée par 7 et portée à 4,7 Go. En outre, on
pourra fabriquer des disques DVD à structure bi-
couche, chaque couche étant lue par un faisceau
laser de longueur d'onde différente, ce qui
portera la capacité de mémoire à 9 Go. En
principe, en collant ensemble deux de ces
disques à double couche comme on le fait avec
le Laser Vision, on atteindrait une capacité
totale de 18 Go. Ce disque est destiné à
l'enregistrement de films vidéos avec
compression de données ou à celui de textes et
de données multimédias, comme le CD-ROM,
mais dans ce cas avec des capacités de mémoire
nettement supérieures.

51.  ICI fabrique une bande optique en cassette pour
le stockage de données, qui fonctionne selon le
principe WORM. Les lecteurs sont fabriqués par
EMASS aux Etats-Unis et distribués en Europe par
GRAU Storage Systems.
 La bande contient une couche de matière
colorée qui change d'état sous l'effet d'un
faisceau laser de forte puissance et qui peut être
lue au moyen d'un laser de faible puissance
Comme il s'agit d'un support séquentiel, le temps
d'accès peut être assez long. En revanche, la
capacité de mémoire d'une bande est nettement
plus élevée que celle du disque (jusqu'à 10 Go).

52.  La bande optique est caractérisé par:
 -un cout fiable.
 -grande capacité que celle de disque .
 -Un temps d'accès à l’information lent.

53.  lecteur de disquettes permet de
sauvegarder et de lire des disquettes.
Seulement, il est en voie de disparition car la
capacité n'est que de 1.44 Mo, voire pire :
720 Ko ! De plus il est très lent. C'est pour
cette raison qu'on lui préfère le CD.
 La disquette :
 La disquette est un disque constitué d’une
matière plastique appelée mylar qui est
recouverte de particulier d’oxydes
magnétiques.

54.  Au milieu de la disquette se trouve un axe
permettant de la faire tourner par le lecteur. Sur
le bord de la disquette se trouve un orifice
protégé par un volet métallique coulissant : c'est
l'orifice de lecture/écriture. Ce volet métallique
est poussé vers le côté au moment de l'insertion
de la disquette.
 la plupart des disquette sont doubles densité
c’est-à-dire que que l’information est
stockée sur 2 faces du disque et sont
organisées en pistes et fragiles et ont une
durée de vie limitée qu’on estime à 40
heures d’utilisation contenue.

55.  Les disquettes doit être formatée par le
système d ’exploitation avant la première
utilisation .cette opération consiste à diviser
chaque piste en secteurs puis la création
dans la première piste d’une zone où sont
enregistrer les informations permettant de
repérer les fichiers dans la disquettes ;cette
zone s’appelle table d’allocation des fichiers
(FAT).

57.  Une disquette est composée d'un disque que
l'on pourrait comparer à un plateau du
disque dur.

58.  Les supports optiques présentent des
caractéristiques intéressantes, pour la
conservation de données en général.
Leur durée de vie est sujette à caution.

59.  La disquette comporte un petit taquet : il
indique si le mode lecture seule est activé ou
non. Vous pouvez le déplacer. Le trou à
gauche : si une disquette à un trou à gauche,
cela signifie qu'elle est haute densité. Vous
aurez donc plus de place pour vos données à
taille égale de disque.

60.  Les principaux facteurs qui influent sur la
stabilité de ces supports et la
communicabilité de l'information dont ils
sont porteurs, sont :

61. les
déformations
mécaniques
l'humidité
et
la température
les poussières
et les
salissures
la lumière
les champs
magnétiques
parasites

62. Les supports
optiques présentent
des caractéristiques
intéressantes, pour
la conservation de
données en général.
Leur durée de vie
est sujette à
caution.

64.  Une clé USB est un périphérique de stockage
amovible de petit format pouvant être branché
sur le port USB d'un ordinateur.
 Une clé USB embarque dans une coque
plastifiée un connecteur USB et de la mémoire
flash .

65. Flash est un terme générique qui désigne
une technologie de mémoire ultra rapide.
Les mémoires flash se trouvent un peu
partout dans les appareils informatiques :
(le BIOS des cartes mères est enregistré sur
une mémoire de type flash),
dans les appareils photo numériques : (sous
la forme de petites cartes appelées "Smart
Media", "Compact Flash", etc.
Une mémoire flash peut être effacée ou
modifiée par l'utilisateur, comme une
mémoire SDRAM. Mais contrairement aux
mémoires SDRAM, elles n'ont pas besoin
d'électricité pour conserver leurs
informations. Elles peuvent donc être
facilement transportées.

66. La mémoire flash est une mémoire à semi-
conducteurs, non volatile et réinscriptible, c'est-à-dire une
mémoire possédant les caractéristiques d'une mémoire vive
mais dont les données ne se volatilisent pas lors d'une mise
hors tension. Ainsi la mémoire flash stocke les bits de
données dans des cellules de mémoire, mais les données
sont conservées en mémoire lorsque l'alimentation
électrique est coupée.
 En raison de sa vitesse élevée, de sa durabilité et de sa
faible consommation, la mémoire flash est idéale pour de
nombreuses applications - comme les appareils photos
numériques, les téléphones cellulaires, les imprimantes, les
ordinateurs portables , etc.
 De plus ce type de mémoire ne possède pas d'éléments
mécaniques, ce qui leur confère une grande résistance aux
chocs.

67.  Un disque mémoire flash USB (Universel Serial
Bus) est un périphérique de petite taille et
portable qui se connecte au port USB d’un
ordinateur. Tout comme un disque dur, un
disque mémoire flash USB stocke des
informations, mais ce dernier facilite le
transfert d’informations d’un ordinateur à un
autre. Les disques mémoire flash USB se
présentent dans des tailles et des formes
différentes, et peuvent contenir des giga-
octets d’informations. Les lecteurs flash USB
sont également appelés clés de mémoire USB,
clés de stockage USB, porte-clés USB ou
simplement clés USB.

69. capacité
Fonctionnalité
de
chiffrement
Protection des
donnée en
écriture
Fonction
multimédia
Taux de
transfert

70.  Taux de transfert :
il s'agit de la vitesse de transfert des données. Il
est à noter que le taux de transfert en lecture est
généralement différent du taux de transfert en
écriture, car le processus d'écriture sur la
mémoire flash est plus lent. Le taux de transfert
dépend de la vitesse en lecture et en écriture de
la mémoire Flash, ainsi que de la version de la
norme USB supportée :
USB 1.1 : (USB bas débit) pouvant atteindre 12
Mbit/s .
USB 2.0 : (USB Haut débit ou Hi-speed) pouvant
atteindre 480 Mbit/s. Il est important de noter que
pour pouvoir profiter pleinement de ce taux de
transfert, la clé devra être branchée sur un port
USB 2.0. Dans le cas contraire (port USB 1.1), la
clé fonctionnera à bas débit.

71.  Fonctionnalités de chiffrement :
certaines clés proposent des outils permettant de
crypter les données ou une partie des données
présentes sur la clé afin d'en renforcer leur
confidentialité.
 Protection des données en écriture :
sur certaines clés, un interrupteur matériel permet
de mettre la clé en lecture seule afin d'éviter la
suppression ou la modification des données.
 Fonctions multimédias :
lorsque la clé USB possède une prise casque et
permet la lecture des fichiers audios
(généralement au format MP3), on parle alors de
lecteur MP3 ou baladeur MP3.

73.  1 - Un connecteur USB mâle (type A).
 2 - Un contrôleur . Ce circuit implémente le contrôleur pour l’USB
2.0 et assure une interface entre des données transmises linéairement et
la structure en blocs de la mémoire flash. Il permet d’éviter la gestion
bas-niveau de la mémoire et contient un petit microcontrôleur RISC
ainsi qu’un peu de RAM et de ROM
 3 - JP1 et JP2 : deux connecteurs avec 10 pins, principalement pour
les tests et le débogage .
 4- Hynix Semi _conductor HY27USxx121M, mémoire flash qui contient
4 096 blocs indépendants (chacun avec 16 kilooctets), soit 64 mégaoctets
au total.
 5 - Un oscillateur à quartz SKC Shin Chang Electronics cadencé à
12 MHz.
 6 - Une LED pour indiquer l’activité de la clé.
 7 - Un interrupteur à deux positions pour protéger la clé en écriture.
 8 - Une zone vierge prête à recevoir une autre mémoire flash
pour offrir un modèle de 128 mégaoctets sans avoir à créer un autre
schéma.

75. Le stockage d'information répond à trois
besoins :
 conserver l'information en lieu sûr pour
répondre à une contrainte légale ou
conventionnelle.
 rendre l'information disponible (publication
des données)
 réutiliser l'information (traitement des
données)