1085822006-Les Disques Durs

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Le disque dur

Table des matiresHistorique Dfinition dun disque dur Principes mis en uvres pour le priphrique Structure physique du disque dur Les plateaux Les pistes Les secteurs Les clusters Les ttes de lecture/criture La coque de glissement des ttes Le positionneur de ttes Les cartes logiques La gestion du systme de fichier La table dallocation de fichier Le partitionnement Les types de formatage Le formatage bas niveau Le formatage haut niveau Le partitionnement Les interfaces Linterface ST 506-412 Linterface ESDI Linterface IDE Linterface SCSI Le codage des donnes Le mode de codage FM Le mode de codage MFM Le mode de codage RLL Installation dun disque dur Liste de prix actuels Bibliographie

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Historique

- 1956 : Le premier disque dur a vu le jour dans les laboratoires d'IBM. Cet anctre du disque dur s'appelait le 305 Ramac. Il occupait le volume d'une grosse armoire pour une capacit de 5 Mo avec un dbit de transfert de 8,8 Ko par seconde. Il tait constitu de 50 disques de 61 cm de diamtre. Il rvolutionna l'industrie informatique. - 1973 : IBM inventa le disque dur de type Winchester, c'est--dire o la tte plane au-dessus de la surface du disque sans la toucher, et o tous les composants du disque sont enferms hermtiquement dans une mme bote (avant cette invention, les ttes de lecture frottaient contre les plateaux). - 1979 : La socit Seagate (fonde par Alan Shugart, un des concepteurs du Ramac) proposait un disque dur d'galement 5 Mo mais avec un prix plus abordable. - 1994 : Dbut de linterface ATA. (Dbit : 3,33 Mo/s). - 1999 : Commercialisation des disques durs ATA33 (dbit : 33,3 Mo/s). - 2000 : Commercialisation des disques durs ATA100 (dbit : 100 Mo/s). - 2002 : Western digital sort un disque ATA100 dune capacit de 200 Go (7200 Tr/min). - 2002 : Dbut de la commercialisation de linterface Serial ATA - 2002 : Seagate sort un disque SATA150 dune capacit de 120 Go (7200 tr/min).

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Dfinition

Le disque dur est le support de stockage vital de nos PC. Il est constitu de plusieurs plateaux de forme circulaire en aluminium ou en verre. Contrairement aux disquettes, ces plateaux ne sont absolument pas flexibles, d'o le nom de disque dur. La lecture et l'criture se font grce des ttes situes de part et d'autre de chacun des plateaux. Ces ttes sont des lectroaimants qui se baissent et se soulvent (elles ne sont qu' quelques microns de la surface, spares par une couche d'air provoque par la rotation des disques) pour pouvoir lire l'information ou lcrire. Ces ttes peuvent balayer latralement la surface du disque pour pouvoir accder toute la superficie du disque. Attention, ce mcanisme est extrmement sensible aux chocs en cours de fonctionnement. Tout contact d'une tte avec la surface provoque une altration de l'tat de surface rendant gnralement le disque inutilisable et provoquant ainsi la perte de toutes les donnes stockes sur le disque dur.

1. Principes physiques mis en uvre pour le priphrique.Il existe aujourd'hui un grand nombre de modles de disques durs sur le march mais ils sont pour la plupart conus selon le mme principe. Leurs composants peuvent certes tre agencs diffremment, mais le principe de fonctionnement de la plupart des disques n'en demeure pas moins similaire. Un disque dur classique est constitu de plateaux, de ttes de lecture/criture, dun positionneur de ttes, dun moteur rotatif, dune carte logique, de cbles et connecteurs et dlments de configuration (cavaliers ou interrupteurs)3

1.1. Structure physique du disque dur.

Un disque dur est principalement constitu dune superposition de plateaux qui contiennent un certain nombre de pistes. Ces pistes sont divises en secteurs. Toute cette structure est contenue dans une chambre scelle la protgeant de tout facteur de dtrioration extrieure.

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1.2. Les plateaux.

Ce sont des disques qui dterminent la taille du disque dur (les donnes sont crites sur les 2 faces du disque). Le format le plus rpandu dans les pc est le 3 pouces (pour les ordinateurs de type desk top). Pour les portables, la taille la plus courante est le format 2 pouces.

Malgr leur plus petite taille, la capacit de ces disques nen est pas pour le moins rduite. En effet, ils peuvent contenir plus de 40 Go de donnes. Cette capacit est atteinte en optimisant la densit des donnes sur le disque. Les disques tant de taille rduite grce leurs plateaux, il en dcoule un gain de place, ce qui nest pas ngligeable dans les ordinateurs portables. Ces disques ont un autre avantage : ils sont plus robustes et cela est du leur taille plus compacte. Les plateaux de disques durs ont d voluer en mme temps que tout autre lment constituant un pc. Dabord fabriqus en aluminium (avantages : lgret et robustesse), ils se sont peu peu faits remplacer par des disques de verre ou de composite de cramique de verre. Ces derniers prsentent des avantages indniables. Premirement, ils son bien plus rigides que les disques en aluminium, ce qui permet aux fabricants de rduire leur paisseur de moiti (do un gain de place et de matire). Deuximement, ils sont beaucoup moins sensibles aux variations thermiques : les fluctuations de temprature ont beaucoup moins dimpact sur eux. En rsulte des contractions ou des dilatations trs limites. Ces plateaux ont remplac ceux

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en aluminium sur la majorit des disques durs conus par les fabricants en tte de liste du march. La plupart des disques durs sont composs de deux ou trois plateaux, ce nombre tant limit par la hauteur maximale de la chambre scelle, et donc du disque dur. Les plateaux dcrits ci-dessus ne pourraient toutefois pas tre utiles dans le codage de linformation car le support nest pas magntique. Les fabricants recouvrent alors les plateaux dune fine couche magntique denregistrement. Cette couche est divise en deux types principaux : - la couche oxyde : comme son nom lindique, le matriau ractif utilis est loxyde de fer. Un sirop contenant des particules doxyde de fer est vers au centre du plateau puis tal vers la priphrie (par la force centrifuge). Cette couche est ensuite sche, nettoye puis recouverte dune autre couche dun matriau protecteur et lubrifiant. On obtient ainsi une couche de 0,12 micromtres. - la couche film fin (ou couche plaque ou projete). Elle est plus dure, plus fine et plus homogne. Elle a t cre pour pouvoir rpondre aux nouvelles exigences, cest--dire une couche denregistrement haute performance sur laquelle les ttes prsentent une hauteur de flottement moins leve, ce qui permet daugmenter la densit de linformation code sur une piste. Cette couche est dpose sur le plateau laide dun mcanisme dlectroplaquage ou alors, les bords du plateau sont recouverts dune couche de phosphore nickel puis ensuite lalliage est projet par dpression dair. Le disque daluminium est ensuite plong dans divers bains qui le recouvrent de plusieurs couches mtalliques dans le cas du plaquage et recouvert par une nouvelle opration de plaquage dune couche protectrice de carbone trs dure dans le cas o la couche est projete. La ncessit de disposer dune dpression dair dune rgularit absolue rend cette opration trs coteuse. La technologie du film fin a donc de nombreux avantages : Premirement, la hauteur de flottement des ttes au dessus des pistes sen trouve bien rduite (environ 0,075 micromtres), ce qui permet un codage des donnes plus dense tout en utilisant une amplitude de signal plus leve (moins de risque daltrer les donnes voisines) et donc de rduire6

le rapport signal/bruit. Deuximement, la solidit des plateaux, due aux couches extrmement dures, accrot considrablement la dure de vie du disque dur, mme en cas de contact avec les ttes haute vitesse.

1.3. Les pistes Les pistes sont une division du plateau en cercles concentriques. La piste la plus lextrieur du plateau porte le numro 0 et celle la plus rapproche du centre porte le numro correspondant au nombre de pistes. Plus le nombre de pistes est important, plus la densit de donnes est leve et plus la capacit du disque est grande.

Comme les ttes de lecture/criture se dplacent en mme temps, il est plus simple et surtout plus rapide, pour le codage de donnes sur ces pistes, dcrire sur toutes les mmes pistes des diffrents plateaux que de remplir un plateau la fois. Cet ensemble de piste portant un numro identique sur des plateaux diffrents est appel cylindre.

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1.4. Les secteurs

Une piste est trop vaste pour tre considre comme une unit de stockage. Cest pourquoi ont les divise en secteurs. Un secteur est capable de mmoriser 512 octets. Le nombre de secteurs par piste peut varier de 17 100. Lorsquun disque dur est format, des zones supplmentaires sont ajoutes (ce sont des ID). Ces zones permettent au contrleur de grer les zones de donnes par secteur. Ces ID correspondent de faon logique la diffrence entre la capacit dun disque dur format et non format. Les 512 octets que peut contenir un secteur correspondent la capacit de donnes que lon peut coder sur un secteur. On y ajoutera 59 octets de lID par secteur. Ce nombre peut varier selon le disque. La numrotation des secteurs commence 1.

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1.5. Les clusters Un cluster correspond la zone minimale que peut occuper un fichier sur le disque dur. La taille des clusters dpend du volume du disque dur et du choix de la FAT. Le choix de la fat se fait par le system d'exploitation choisi. Windows 95 = FAT16 ; Windows 98 = FAT32 ; Windows 2000/Xp = NTFS. Exemple, un disque dur de 1 Go format en FAT16 possde des units d'allocation de 32 Ko chacun. Ainsi un petit fichier de 12 Ko occupera la totalit du cluster. En effet un cluster utilis par un fichier, mme partiellement, est considr comme plein en criture. Dans ce cas la perte est de 20 Ko qui deviennent inutilisables. En FAT32 le cluster ne fait plus que 4 Ko. Ainsi notre fichier de 12 Ko utilise 3 clusters au lieu d'un mais il n'y aura pas de perte de capacit sur le disque dur. Cependant un fichier de plusieurs Mo est invitablement dcoup en petits morceaux. De plus l'ordinateur enregistre ces segments de donnes l o il y a de la place. Un programme peut ainsi tre dissmin sur tout le disque dur. Cest ce que l'on appelle la fragmentation. Cette fragmentation entrane une perte de vitesse de lecture due aux nombreux mouvements effectus par les ttes. C'est pour cela qu'il faut rgulirement utilis un logiciel de dfragmentation qui va "recoller" cte cte les diffrents clusters d'un mme programme de faon acclrer sa vitesse de lecture.

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1.6. Les ttes de lecture/criture

Les ttes de lecture/criture sont dites inductives , cest--dire quelles sont capables de gnrer un champ magntique. Chaque disque dur comporte une tte de lecture/criture par face de plateau et elles se dplacent simultanment sur ces plateaux. Les ttes commencent inscrire des donnes la priphrie du disque (de la piste 0 en allant vers lintrieur). Chaque tte est fixe un bras de support soumis la pression dun ressort. De ce fait, les plateaux sont soumis la pression des deux ttes qui y prennent appui de part et dautre. Pratiquement, un bras se trouvant entre deux plateaux porte deux ttes de lecture/criture.

Lorsque le disque est hors tension, les ttes reposent sur les plateaux. Par contre, lorsque le disque sous tension, il tourne pleine vitesse et une dpression se cre sous ces ttes qui slvent trs lgrement au-dessus des plateaux. Cette distance a volue avec le temps : Au dbut des annes 1960, la distance de flottement pouvait atteindre 7,5 micromtres. De nos jours, il faut compter une distance de flottement avoisinant les 0,012 micromtres. Ce chiffre minime entrane une densit plus leve des plateaux. On pourrait traduire la densit comme tant le nombre de bits par pouce carr. Donc qui dit densit plus leve, dit plus de donnes par plateaux, donc plus grande capacit de stockage. Ces petites distances obligent lutilisateur manipuler son disque dur avec soin, car, lorsque le disque dur tourne pleine vitesse, le moindre choc provoquerait un crasement des ttes contre le plateau et sensuivrait une perte de donnes. La moindre petite poussire peut tre fatale. Cest pourquoi, un disque dur en panne ne sera presque jamais rpar.10

Les techniques utilises pour fabriquer les ttes ont change au fil du temps pour devenir de moins en moins encombrantes. On dnombre 4 types de ttes de lecture/criture : La tte en ferrite. La tte cavit mtallise. La tte film fin. La tte rsistance magntique.

1.7. La coque de glissement des ttes

La coque de glissement est llment qui porte la tte. Cette coque flotte audessus de la surface du plateau et ajuste lcart qui spare la tte du plateau pour optimiser la lecture et lcriture. Dans les annes 1960, le disque dur de 30 Mo lanc par IBM comportait une coque de glissement de 0,40 x 0,32 x 0,08 cm. De nos jours les coques sont de lordre du nanomtre, ce qui permet de rduire le poids support par lextrmit du bras positionneur de ttes ainsi que la dure du temps dacclration, de dclration et de recherche. Leur taille rduite permet galement de rduire la surface dont elles ont besoin pour se poser sur les plateaux et daccrotre la surface utilisable sur les plateaux.

1.8. Le positionneur de ttes

Le positionneur de ttes dplace les ttes sur le disque et les positionne sur le cylindre dsir. On peut classer les positionneurs de ttes en deux grandes catgories : Les positionneurs moteur pas pas Les positionneurs bobine

Diffrentes caractristiques sont prendre en compte : la prcision, la sensibilit la temprature,

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Caractristiques Vitesse daccs Influence de la temprature Stationnement automatique des ttes Sensibilit au positionnement Entretien prventif Fiabilit gnrale

Moteur pas pas Longue Trs grande Rare Oui Formatage priodique Mdiocre

A bobine Courte Non Oui Non Aucun Excellente

On remarque que les positionneurs moteur pas pas ont de nombreux inconvnients. Sur certains disques durs positionneur de tte moteur pas pas, les ttes se posent automatiquement sur les plateaux lorsque le disque nest plus sous tension mais cest trs rare. Tandis quavec les positionneurs bobine, les ttes se parquent automatiquement lorsque le disque nest plus sous tension. Ce parcage se fait un endroit du plateau ou il ny a pas de donnes afin dviter une perte de donnes suite latterrissage des ttes. La diffrence de cot entre ces deux positionneurs est quasi insignifiante, cest pourquoi tous les disques durs actuels utilisent un positionneur bobine.

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1.9. Les cartes logiques

Tous les lecteurs comportent au moins une carte logique. Elles contiennent les circuits logiques lectroniques qui commandent laxe du moteur et le systme dactivation des ttes et qui prsente les donnes au contrleur sous forme conventionnelle. Le contrleur est parfois situ mme le disque, ce qui permet de rduire le nombre de cartes lintrieur de lordinateur.

2. Gestion du systme de fichier.2.1. Table d'allocation de fichiers (File Allocation Table= FAT)

Parlons d'abord de la notion de clusters. Le cluster, comme nous lavons vu auparavant, est en fait un regroupement constant de secteurs qui sert en fait rduire la taille de la table d'allocation de fichiers. Abordons maintenant plus en profondeur la table d'allocation.

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Le nombre qui la suit (exemple : FAT32) est en fait le nombre de bits sur lequel est cod un numro de cluster. FAT16. Ce systme de fichier est celui utilis par DOS, Windows 9X, OS/2 et Windows NT 4.0. En fait, part DOS, les autres systmes d'exploitation peuvent tre installs sur une partition FAT, mais seulement pour que les programmes prvus pour la FAT16 fonctionnent. Ils sont sinon, prvus pour un autre type de partition. Ici, un numro de cluster est donc cod sur 16 bits. Le nombre maximum de clusters est alors de 65536 (2 exposant 16). Au maximum nous aurons donc 65536 fichiers (si on met 1 fichier par cluster).

Taille du disque Taille du cluster Nombre de secteurs par cluster

128Mo 2Ko 4

256Mo 4Ko 8

512Mo 8Ko 16

1028Mo 16Ko 32

2048Mo 32Ko 64

Pour obtenir la taille d'un cluster, il suffit de multiplier le nombre de secteurs par clusters par 512 (nombre d'octets dans un secteur). Ensuite pour obtenir l'espace disque adressable, on multiplie par le nombre maximal de cluster que la table d'allocation peut supporter. C'est dire dans ce cas 65536. Attention, un cluster, mme sil est partiellement occup, est considr comme totalement associ au fichier auquel il appartient. Cela implique un choix faire entre la taille et l'efficacit : c'est dire que si on dcide d'associer un grand nombre de secteurs un seul cluster, on pourra adresser un plus grand espace sur le disque tandis que si on dcide d'allouer a chaque cluster un nombre restreint de secteurs on gchera moins d'espace avec des clusters partiellement occups. Pour le maximum d'espace adressable, nous aurons donc en FAT16 2048Mo =>64 secteurs/cluster*512*65536. Et pour le minimum d'espace adressable mais la plus grande efficacit (beaucoup moins de perte de place) 128 Mo d'espace adressable. Notons que14

pour obtenir la taille de la table d'allocation, il suffit de multiplier le nombre maximum de clusters par l'espace sur lequel un numro de cluster est cod. FAT32 Utilis par Windows 95(version b), Windows 98 et Windows NT 5.0. Comme son nom l'indique, un numro de cluster y est cod sur 32 bits, ce qui nous donne au maximum 4Go de clusters.

Taille du disque Taille du cluster Nombre de secteurs par cluster

4Go 2Ko 4

8Go 4Ko 8

16Go 8Ko 16

32Go 16Ko 32

>32Go 32Ko 64

Nous voyons maintenant que l'espace adressable devient beaucoup plus grand => 4G * 32Ko= 128 To Taille de la table d'allocation = 4G (clusters)*4 (32 bits donc 4 octets)= 16 Go. Vu la taille dmesure de la table d'allocation, le nombre de clusters a t limit 2Mo. Ce qui est largement suffisant.

NTFS Ce systme de fichier est maintenant utilis par Win XP, Windows Me, Windows NT, Windows 2000 et Windows Server 2003. Il permet en thorie des partitions d'un hexa octet (2 exposant 64 octets). Le systme NTFS offre des attributs tendus et des fonctions de scurit du systme de fichier qui n'existaient pas dans le systme FAT. DOS ne peut pas, contrairement aux applications DOS qui tournent sur Windows NT ou qui accdent un volume Windows NT d'un rseau, accder au NTFS. La longueur des noms de fichier dans le rpertoire racine correspondant peut alors aller jusque 256. Notons quen NTFS il est presque impossible de rcuprer les donnes perdues. Il est donc ncessaire de disposer de sauvegardes fiables.15

3. Partitionnement3.1. Types de formatages

3.1.1. Le formatage bas niveau

Durant le formatage bas niveau, les pistes du disque sont divises en un certain nombre de secteurs. La quasi-totalit des disques durs IDE et SCSI d'aujourd'hui utilisent une technique particulire qui permet de ne pas "gcher" d'espace sur le disque. Cette technique s'appelle l'enregistrement par zones. Elle tient compte du fait que les pistes situes plus l'extrieur du plateau peuvent contenir plus de secteurs que les pistes situes plus au centre. Toutefois, le nombre de secteur dlimit sur une piste ne varie pas de piste en piste. Les pistes contenant le mme nombre de secteurs sont regroupes en zones. Le nombre de secteurs par zone est logiquement de plus en plus lev au fur et mesure que l'on s'loigne du centre du plateau pour se diriger vers la priphrie.

L'enregistrement par zone permet : - un gain de place de 20 50% - d'accrotre sensiblement la vitesse de transfert une fois que les secteurs de la donne se trouvent plus en priphrie. Avec l'apparition des disques SCSI et IDE, il est devenu possible de formater chaque piste avec un nombre de secteurs diffrents puisque ces disques ont un contrleur intgr qui leur permet de connatre les diffrents types de zones utilises.16

Le contrleur intgr doit ensuite convertir les numros de cylindre, de tte et de secteurs physiques en nombres de cylindres, de ttes et de secteurs logiques pour que le disque dur donne l'impression d'avoir le mme nombre de secteurs par piste sur toute sa surface.

3.1.2. Le formatage haut niveau

Le formatage haut niveau correspond en fait l'insertion d'lments permettant de faire une table des matires du disque afin de pouvoir savoir o chaque lment se trouve. Il permet aussi de grer les secteurs dfectueux afin qu'ils ne provoquent pas de problmes.

3.2. Le partitionnement

Partitionner un disque dur consiste en fait en sa subdivision en units logiques plus petites. Cest dire diviser lunit physique pour que le systme dexploitation ne voie quune suite de lecteurs logiques distincts. A chaque disque dur logique peut tre attribu un systme de fichier. Les buts de cette opration sont multiples. 1) On pourra une fois le disque partitionn retrouver un systme dexploitation par partition. Attention, condition que cette partition soit primaire et en cas de dmarrage partir de celle-ci, elle doit tre active. 2) Garder une certaine organisation des donnes. Par exemple, mettre les donnes du systme dexploitation sur une partition et les donnes utilisateur sur une autre. 4) Le partitionnement est le bienvenu lorsque lon travaille avec des disques de taille suprieure 2Go qui sont grs par un systme de fichier FAT16 (qui ne peut grer plus de 2Go).

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4. Les interfacesLe contrleur (ou l'interface) de disque dur a pour rle de transmettre et de recevoir les donnes destination et en provenance du disque dur. La vitesse de transfert des donnes entre le disque dur et l'ordinateur varie en fonction de linterface utilise. Lorsque lon achte un disque dur, il faut regarder certains paramtres importants : - le temps d'accs moyen - le taux de transfert de donne. Le temps daccs moyen correspond au temps que met le disque entre le moment o il a reu lordre de fournir des donnes et le moment o il les fournit rellement. Le taux de transfert de donnes, cest la quantit de donnes qui peuvent tre lues ou crites sur le disque en un temps donn (en Mo/s). La vitesse laquelle un programme est charg dpend essentiellement de ce taux de transfert. Ce taux dpend la fois du disque dur et de l'interface. Voici les diffrentes interfaces de disque dur qui sont, ou qui ont t, utilises sur les PC : ST-506/412 ESDI IDE SCSI SATA Chaque type d'interface requiert une installation et une configuration lgrement diffrente des autres. Si une interface n'a pas t configure correctement ou que l'utilisateur a modifi accidentellement sa configuration, les donnes risquent de ne pas parvenir accder au disque dur. C'est grce ces standards que vous pouvez aujourd'hui acheter un disque dur par correspondance au meilleur prix en ayant la certitude qu'il fonctionnera sur votre ordinateur. La technologie Plug and Play a rendu le prix des disques durs accessible et permet de choisir parmi un large ventail de capacits de stockage et de rapidits.

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4.1. Interface ST-506/412 Elle a t mise au point par Seagate dans les annes 80. Elle est d'abord apparue sur le Seagate ST-506 : disque dur qui tournait 3600 tr/min et qui avait une capacit aprs formatage de 5 Mo (et de 6 Mo avant formatage). Sa conception Plug And Play a contribu grandement son succs, aucun cble ni aucune modification n'tant ncessaires pour utiliser les disques durs, ce qui signifie que tout lecteur ST-506/412 peut fonctionner avec tout contrleur ST506/412. Mais ce qui en faisait un petit dfaut est sa compatibilit au niveau du BIOS. Les premires interfaces utilisaient une puce de BIOS intgre au contrleur. Lorsque l'AT est apparu, IBM a intgr l'interface ST-506/412 au BIOS de la carte mre au lieu de le placer sur le contrleur. Depuis cette poque, tous les ordinateurs compatibles avec I'IBM AT comportent un BIOS de carte mre intgrant une version tendue de ce type de compatibilit. Cette compatibilit a d'abord t relativement limite, surtout sur les premiers modles de BIOS, ce qui explique que de nombreux fabricants aient plac sur le contrleur un BIOS supplmentaire destin au contrleur lui-mme. L'interface ST-506/412 avait t conue pour des disques durs de 5 Mo et il n'existe gure de disques durs d'une capacit suprieure 152 Mo (codage MFM) ou 233 Mo (codage RLL) pour ce type d'interface. Du fait du caractre limit de ses capacits, de ses performances et des possibilits d'extension qu'elle offre, elle est aujourd'hui considre comme obsolte et n'est plus utilise sur les nouveaux ordinateurs.

4.2 Interface ESDI L'interface ESDI (Enhanced Small Device Interface) est une interface de disque dur spcifique. Elle a t utilise pour la premire fois par Maxtor en 1983 et est le successeur de l'interface ST-506/412. Le standard ESDI a ensuite t adopt par l'ANSI.

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Compar au standard ST-506/412, le standard ESDI offre une plus grande fiabilit. Ainsi le codeur/dcodeur est incorpor au disque dur. L'interface ESDI est une interface trs grande vitesse pouvant assurer un taux de transfert maximal de 24 Mb/s. Mais la plupart des disques durs utilisant cette norme ont une vitesse limite 10 ou 15 Mb/s. Certains contrleurs ESDI comportent des commandes tendues qui leur permettent de lire les paramtres de capacit d'un disque dur partir du disque dur mme et d'en contrler la cartographie. Si vous installez un disque dur ESDI, vous pourrez vous trouver en prsence d'un contrleur qui lit automatiquement les paramtres de ce disque ainsi que les informations sur ses secteurs dfectueux depuis le disque mme. Les commandes tendues de cartographie des secteurs dfectueux de l'interface ESDI constituent un moyen standard permettant aux PC de lire une cartographie des secteurs dfectueux depuis le disque dur lui-mme. La plupart des disques durs d'ordinateurs utilisant le standard ESDI sont formats avec au moins 32 secteurs par piste, ce qui est largement suprieur aux 17 26 secteurs par piste que permet d'obtenir l'interface ST-506/412. Cet accroissement de densit permet de bnficier d'un taux de transfert de donnes deux fois plus lev. L'interface ESDI ressemblant l'interface ST-506/412, peut la remplacer sans affecter la partie logicielle de l'ordinateur. La plupart des contrleurs ESDI utilisent un registre compatible avec des interfaces ST-506/412, ce qui permet OS/2 et d'autres systmes d'exploitation autres que DOS de fonctionner sans problmes majeurs. Le BIOS utilis pour l'interface ESDI est similaire celui de l'interface ST506/412 et nombre d'utilitaires de disque de bas niveau fonctionnant avec l'un fonctionneront galement avec l'autre.

4.3 Interface IDE IDE (Integrated Drive Electronics) est un terme gnrique qui s'applique tous les disques durs comportant un contrleur intgr. L'interface de disque dur actuelle s'appelle officiellement ATA (AT Attachment) et fait partie des standards adopts par l'ANSI. Sur un disque dur IDE, l'ensemble intgr disque dur - contrleur se branche directement sur le connecteur de bus de la carte mre ou sur une carte adaptateur20

de bus. Le fait que le contrleur soit intgr au disque dur simplifie grandement l'installation puisqu'il n'y a pas besoin d'utiliser de cble d'alimentation ou de signal supplmentaire entre le contrleur et le disque dur. Ce systme intgr permet galement de rduire le nombre d'lments contenus dans l'ordinateur ainsi que la distance que les signaux doivent parcourir. Du fait de l'intgration du contrleur sur le disque, le codage des donnes numriques en donnes analogiques s'effectue mme le disque. Les donnes analogiques, particulirement sensibles au cadencement, nont pas circuler le long d'une nappe qui risquerait de transporter du bruit et d'induire des retards de propagation de signal. On peut donc en dduire que le fait que le contrleur soit intgr au disque dur permet de bnficier d'une fiabilit beaucoup plus importante que lorsque le contrleur est spar. Le principal avantage du disque dur IDE est son cot. Ce type de disque ne ncessitant plus de contrleur spar ni d'adaptateur d'hte et les connexions par cble tant simplifies, son cot est beaucoup moins lev que celui d'un disque dur et d'un contrleur standard. Ce type de disque dur est de surcrot plus fiable et plus performant.

Voici un tableau retraant lvolution du dbit de lIDE :PIO Mode 0 DMA Mode 0 PIO Mode 1 PIO Mode 2 PIO Mode 3 DMA Mode 1 PIO Mode 4 DMA Mode 2 UDMA Mode 0 UDMA Mode 1 UDMA Mode 2 ou ATA33 UDMA Mode 3 UDMA Mode 4 ou ATA66 UDMA Mode 5 ou ATA100 ATA133 Dbit 3,33 Mo/s 4,16 Mo/s 5,22 Mo/s 8,33 Mo/s 11,1 Mo/s 13,3 Mo/s 16,6 Mo/s 16,6 Mo/s 16,6 Mo/s 25,0 Mo/s 33,3 Mo/s 44,4 Mo/s 66,6 Mo/s 100 Mo/s 133 Mo/s Anne 1994

1996

1998 1999 2000 2000 2000 2002

On parle encore dune volution : lATA166 avec un dbit de 166 Mo/s mais il paratrait quon atteindrait avec ce dbit, la limite possible pour lATA. Aprs quoi il faudrait envisager de passer une technique tout autre. Il y a dj le Serial ATA qui comme lentement se commercialiser.

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Le SATA reprsente lavenir en matire dinterface. Cette interface a t conue par une alliance des leaders du march informatique : Intel, Dell, Seagate, Maxtor et APT. Comme son nom lindique, on passe du cble parallle de lATA vers le cble srie du SATA

Grce cette technologie, on obtient premirement un dbit de 150 Mo/s. Puis 2 nouvelles gnrations du SATA suivront avec des dbits de 300 Mo/s et 600 Mo/s

4.4. Linterface SCSI Linterface SCSI nest pas une interface de disque dur mais une interface de niveau systme. La plupart des disques durs SCSI sont en fait des disques IDE intgrant un circuit adaptateur de bus SCSI. Il n'est pas utile de connatre le type de contrleur intgr au disque SCSI puisque l'ordinateur ne peut pas communiquer directement avec le contrleur comme s'il tait branch sur le bus, l'instar d'un contrleur standard. La communication s'effectue par le biais de l'adaptateur hte SCSI install sur le bus de l'ordinateur. Il n'est possible d'accder au disque dur qu'en utilisant les protocoles SCSI.

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Les ingnieurs d'Apple avaient l'origine vu dans le standard SCSI un moyen de contourner l'impasse dans laquelle les avait conduits le Macintosh. Lorsqu'ils se sont aperus des problmes que posait la conception de systmes sans slots, ils ont conclu que le moyen le plus simple de rendre leur ordinateur extensible tait de le doter d'un port SCSI, qui constitue le moyen d'ajouter des priphriques aux Mac sans slots. Les PC ayant toujours permis d'ajouter des extensions, il n'tait pas aussi urgent d'adopter le standard SCSI. Les ordinateurs IBM et compatibles IBM ont en effet huit slots acceptant divers priphriques, et le standard SCSI ne semblait pas aussi utile. Le SCSI connat un succs grandissant dans le secteur du PC car il offre des possibilits d'extension trs tendues et permet de connecter un grand nombre de priphriques SCSI. Il a fallu du temps pour qu'il s'impose sur le march du PC car il n'existait pas de standard vraiment dfini. Celui-ci a t mis en place pour l'essentiel par une commission et son laboration n'a t influence par aucun fabricant particulier. Le SCSI ne dfinit que les connexions matrielles et non les spcifications requises pour faire communiquer le pilote avec les priphriques. Le soussystme est reli l'ordinateur par l'intermdiaire du logiciel, mais la plupart des pilotes ne fonctionnent malheureusement qu'avec un priphrique ou un adaptateur hte particulier. Au dbut, l'interface SCSI n'tait pas capable de faire fonctionner un disque dur sur un bus SCSI. L'amorage partir de ces lecteurs et l'utilisation de divers systmes d'exploitation posait problme, du fait du manque de standardisation de l'interface. Le logiciel standard des BIOS des IBM XT et AT a t conu pour communiquer avec le contrleur de disque dur ST-506/412. Il a t facile de le modifier pour le faire fonctionner avec le standard ESDI car les contrleurs ESDI sont similaires aux contrleurs ST-506/412 au niveau du registre. Il en va de mme du standard IDE, qui imite le fonctionnement d'une interface contrleur ST-506/412 et fonctionne parfaitement avec les BIOS existants. Le SCSI est en revanche si diffrent de ces standards qu'il ncessite de nouvelles routines de BIOS pour que l'ordinateur puisse dmarrer de lui-mme. Sur les dernires versions de PS/2 quipes de disques durs SCSI, ces routines sont intgres au BIOS de la carte mre ou un BIOS d'extension intgr l'adaptateur hte. Pendant plusieurs annes, des socits, telle qu'Adaptec, ont produit des cartes SCSI proposant des BIOS routines intgres mais elles ne permettaient de faire fonctionner des disques durs que sous DOS. Par ailleurs, d'autres systmes n'avaient des pilotes que pour les contrleurs standard ST-506/412 et ESDI et il tait donc souvent impossible d'installer du matriel SCSI sur des ordinateurs ne23

fonctionnant pas sous DOS. Les choses ont volu considrablement dans l'intervalle et le systme d'exploitation OS/2 d'IBM accepte aujourd'hui un grand nombre d'adaptateurs d'autres fabricants et notamment d'Adaptec et de Future Domain. Pour des raisons de compatibilit, il est prfrable d'utiliser des cartes de ces fabricants ou des modles totalement compatibles avec ces cartes. Apple tant devenu le premier fabricant de logiciels permettant de faire fonctionner des priphriques SCSI, ces priphriques se connectent en principe en standard aux ordinateurs Apple. Jusqu' maintenant, il n'y avait pas de leader de ce type pour reprsenter le SCSI dans le secteur des PC. Cette situation a chang en mars 1990, lorsque IBM a lanc plusieurs adaptateurs et priphriques SCSI "standards" ainsi qu'un BIOS et un systme d'exploitation totalement compatibles pour ses PS/2. Presque tous les ordinateurs IBM haut de gamme sont depuis quips en standard en SCSI. Ces ordinateurs peuvent comporter soit une carte adaptateur connecte un slot, soit un adaptateur hte SCSI intgr la carte mre. Cette configuration se prsente de la mme manire qu'une interface IDE, un seul cble reliant la carte mre au disque dur SCSI, mais un adaptateur SCSI capable d'accepter jusqu' sept priphriques (dont certains peuvent tre autre chose que des disques durs) tandis que l'interface IDE n'accepte que quatre priphriques (deux par contrleur). L'exemple d'IBM a conduit d'autres fabricants produire des ordinateurs comportant un adaptateur hte SCSI intgr ou une interface SCSI intgre la carte mre. Au fur et mesure que le SCSI s'implantera sur le march du PC, il deviendra de plus en plus facile d'intgrer des priphriques SCSI puisque les systmes d'exploitation et les pilotes de priphriques seront mieux adapts. Pour le moment, le SCSI a un dbit plus important que lIDE mais quadviendra til lorsque le SATA sera commercialis ?

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5. Le codage des donnesLes supports magntiques sont des supports de stockage de type analogique. Les donnes qui y sont enregistres sont en revanche de type numrique. Ce sont donc des 1 et des 0 qui sont crits. Divers modes de codage ont t essays mais ils ne sont aujourd'hui que quelques-uns connatre un franc succs. Trois types de modes de codage fondamentaux se sont ainsi imposs au fil du temps : - Le mode de codage FM (la modulation de frquence) - Le mode de codage MFM (la modulation de frquence modifie) - Le mode de codage RLL (le codage longueur de course limite)

5.1. Mode de codage FM Le codage modulation de frquence (mode FM) est l'un des procds de stockage de donnes magntique les plus anciens. Son principe est simple : deux signaux diffrents sont utiliss pour coder un 0 et un 1 et il y a changement de polarisation chaque nouveau bit. Il est parfois galement appel "mode de codage simple densit" et a t utilis sur les premiers lecteurs de disquettes de PC. L'ordinateur portable Osborne Original, par exemple, tait quip d'un lecteur de ce type qui permettait de stocker 80 Ko de donnes sur une mme disquette. Le mode de codage FM a t populaire jusqu' la fin des annes 1970 mais il n'est plus utilis l'heure actuelle.

5.2. Mode de codage MFM Le mode de codage modulation de frquence modifie (mode MFM) a t conu pour rduire le nombre d'inversions de flux utilises par le mode de codage FM et pour faire tenir davantage de donnes sur le disque. Le mode MFM utilise moins de cellules de transition d'horloge, laissant davantage d'espace libre pour les donnes. Ce mode utilise une cellule de transition d'horloge que lorsque deux bits 0 se suivent. Dans tous les autres cas, ces cellules sont inutiles. Cette rduction du nombre de transitions d'horloge permet de doubler la frquence relle de l'horloge par rapport la frquence utilise en

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mode FM, stockant deux fois plus de bits de donnes dans le mme nombre de transitions de flux. Le mode de codage MFM tant deux fois plus performant que le mode FM, il est parfois galement appel "mode de codage double densit". Il est utilis par la quasi-totalit des lecteurs de disquettes et a t pendant de nombreuses annes le mode de codage utilis par la plupart des disques durs. A l'heure actuelle, la plupart des disques durs utilisent le mode de codage RLL, plus performant que le mode MFM.

Voici un chronogramme qui montre la diffrence de transitions entre le codage FM et MFM :

5.3. Mode de codage RLL

Le mode de codage RLL (Run Length Limited) permet d'augmenter de 50% la densit d'information, sans augmenter le nombre de transitions. Le mode de codage RLL travaille avec des groupes de bits qu'il considre comme des units et qu'il combine pour obtenir des structures d'inversions de flux spcifiques. Il intgre l'horloge et les donnes dans ces structures, ce qui permet d'accrotre la frquence de l'horloge tout en conservant la mme distance de base entre les transitions de flux sur le disque. Le mode de codage RLL a t invent par IBM, qui l'a utilis sur un grand nombre de disques durs de gros ordinateurs. Durant les annes 1980, les fabricants de disques durs pour PC ont commenc utiliser le mode de codage

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RLL et l'heure actuelle, la majorit des disques durs du march utilisent le codage RLL.

6. Comment brancher ou ajouter un disque dur IDE ? L'ajout ou le remplacement d'un disque dur IDE n'est pas trs compliqu. Il suffit de disposer d'un disque dur et d'une nappe de connexion IDE. Attention il existe deux modles de nappe IDE : - les nappes composes de 40 fils pour les disques durs en Ultra DMA 33 ou moins rapides. - les nappes composes de 80 fils pour les disques durs dont la vitesse est suprieure l'Ultra DMA 33. (Ultra DMA66 et ATA 100). Les nappes 80 fils ont en fait 40 fils pour les infos et aussi 40 fils de masses intercales entre chaque autre fil. Cela permet d'amoindrir les parasites gnrs par les hauts dbits de l'Ultra DMA 66 ou suprieur qui rendraient quasi impossible les transferts de donnes sur une nappe standard. Tout dabord, il faut ouvrir le PC. Pour cela premire rgle, dbrancher l'alimentation. Ensuite, il faut reprer les connecteurs IDE sur la carte mre. Pour cela il suffit de regarder o est branch le Cd-rom ou le premier disque dur qui eux aussi sont branchs sur un connecteur IDE.

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Il faut ensuite mettre le disque dur dans son emplacement dans une baie libre de l'ordinateur. Attention, il est fortement dconseill de mettre deux disques durs l'un contre l'autre, car le dgagement de chaleur qu'il gnrent ne serait alors plus correctement vacu et cela peut terme, dtruire les 2 disques. Si ce cas se prsente par manque de place, il est mieux de placer le lecteur de disquettes qui ne chauffe pas entre les deux disques. Une fois le disque dur en place, il faut brancher l'alimentation.

Maintenant que le disque dur est branch, il faut raccorder la nappe IDE. Pour cela, deux solutions : - soit on utilise une nappe dj prsente sur la machine qui aurait un connecteur de libre. - soit on ajoute une deuxime nappe sur le deuxime connecteur IDE. Dans ce cas il ne faut pas oublier, pour savoir quelle ct de la nappe se branche sur la carte mre que les deux connecteurs pouvant recevoir disque dur et cd sont trs proche l'un d l'autre. C'est donc l'autre bout, qui se connectera la carte mre.

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Il ne reste plus qu configurer le disque dur en matre (master) ou en esclave (slave). C'est cela qui permet l'ordinateur de grer deux disques sur le mme connecteur.

En effet le disque matre va imposer son rythme au disque dur esclave. Cela permet de synchroniser un disque en fonction de l'autre. Cette opration se fait avec les petits cavaliers qui sont juste ct du connecteur IDE sur le disque dur. Comme nous avons vu qu'il est possible de brancher le disque dur seul sur la nappe, il faut savoir que dans ce cas il faut gnralement laisser les cavaliers sur le disque tel qu'ils sont la sortie d'usine (Single) ou bien les enlever.29

La figure ci-dessous illustre trs bien la configuration des cavaliers : En haut le cas du disque seul et en bas le cas de deux disques durs.

La nappe est correctement branche, les cavaliers correctement rgls. Vous pouvez refermer le PC et le rebrancher.

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LES DISQUES DURS ET INTERFACES SCSI Le Scsi (Small Computer System Interface) signifie systme d'interface pour petits ordinateurs. Ce concept d'accs parallle est devenu un standard ANSI en 1986. Il permet de connecter en chane jusqu' 7 priphriques par connecteur (il y en a toujours 2) Soit un total de 14 sans le micro.

Maintenant le SCSI a bien volu est offre des dbits trs levs. Le tableau rcapitulatif la page suivante reprsente bien les diffrentes vitesses de communication ainsi que l'volution des connectiques SCSI.

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Norme

Connectique

Frquence

Largeur du Dbit bus Max 8 bits 20 Mo/s

Ultra-SCSI

Ultra Wide SCSI Ultra-2 SCSI Ultra-2 Wide Ultra-3 SCSI Ultra-3 Wide (ultra 160) Ultra-4 Wide (Ultra 320)

50 broches asymtrique ou 20 Mhz diffrentielle (LVD OU HVD) 68 broches, 20 Mhz asymtrique ou diffrentielle 50 broches 40 Mhz diffrentielles (LVD) 68 broches 40 Mhz diffrentielles (LVD) 50 broches 80 Mhz diffrentielles (LVD) 68 broches 80 Mhz diffrentielles (LVD) 68 broches 160 Mhz diffrentielles (LVD)

16 bits 8 bits 16 bits 8 bits 16 bits 16 bits

40 Mo/s 40 Mo/s 80 Mo/s 80 Mo/s 160 Mo/s 320 Mo/s

Attention, les dbits sont obtenus en rafale, pas en mode continu et seulement si les priphriques connects le permettent. Un 30 Mo/s est dj un trs bon rsultat.

BRANCHER ET CONFIGURER UN DISQUE DUR SCSI Pour brancher un disque dur SCSI l'opration est la mme que pour l'IDE. Enfin presque puisque la nappe va bien se raccorder sur les disque dur, mais l'autre bout, la nappe ne va pas se brancher sur la carte mre mais sur une carte additionnelle qui va grer les diffrents priphriques SCSI. Cette carte est dote d'un BIOS configurer et de 2 connecteurs pouvant recevoir 7 priphriques SCSI chacun plus le bouchon en fin de ligne.

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COMMENT CHOISIR ENTRE SCSI ET IDE.

Voici un tableau comparatif qui permettra de bien voir la diffrence entre le Scsi et l'IDE

TYPE SCSI IDE

Vitesse de rotation max

Dbit Max Thorique

Nombre de Priphriques Max

10000 Tr/Mn 7200 Tr/Mn

320 Mo/s 100 Mo/s

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La comparaison est vite faite. Le SCSI permet de brancher plus de priphriques sur un mme cble et il est plus rapide mais son cot est plus important. C'est donc le SCSI qui sort vainqueur mais c'est votre porte monnaie qui fera la dcision finale.

Le raid Les disques branchs en RAID (Redundant Array of Inexpensive Disks) sont une technologie faisant appel plusieurs disques durs empils fonctionnant simultanment pour distribuer, dupliquer et scuriser les informations. Il existe 6 types de RAID diffrents, du RAID 0 au RAID 5) avec des variantes mlangeant les genres. Voici les plus courants: - RAID 0 : Il demande un minimum de deux disques. Les informations enregistrer sont distribues sur les disques disponibles (une partie sur l'un et une partie sur l'autre), ce qui accrot la vitesse de lecture et criture. En effet les deux disques ayant chacun un dbit maximum qui leur est propre, le fait de lire un fichier sur deux disques en mme temps va quasi doubler le dbit. - RAID 1 : Il crit les donnes en double sur chaque disque. Si un disque est dfaillant, l'autre peut prendre la relve. Ceci trs intressant sur les serveurs qui ne doivent jamais tre arrt. Ceci assure une grande scurit mais n'apporte pas de vitesse de lecture supplmentaire.

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- RAID 0+1 : Il combine le mode RAID 0 + RAID 1. Il apporte donc scurit et vitesse. - RAID 3 : Enregistre les donnes sur plusieurs disques et la parit sur un seul d'entre eux. - RAID 5 : Distribue les informations et la parit sur au moins trois disques. Le tout doit tre pilot par un logiciel de gestion appropri et command par une carte d'interface spcifique qui parfois est intgre la carte mre. Cette solution peut tre mise en pratique pour l'IDE comme pour le SCSI.

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Petite liste avec le prix des disques durs actuels

IDE

Disque dur 20 Go IDE WESTERN DIGITAL UDMA 100 (7200 tr/mn) 2 Mo de cache Interface IDE (Ultra ATA/100) 7200 tr/mn. Buffer 2 Mo. Temps daccs moyen : 8,9 ms. Rfrence Western Digital : WD200BB

95.00

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Disque dur 40 Go IDE WESTERN DIGITAL UDMA 100 (7200 tr/min) 2 Mo de cache Interface IDE (Ultra ATA/100) 40 Go 7200 tr/mn Buffer 2 Mo Temps daccs moyen : 8,9 ms Rfrence Western Digital : WD400BB

95.00

Disque dur 80 Go IDE WESTERN DIGITAL UDMA 100 (7200 trs/min) 2 Mo de cache Interface IDE (Ultra ATA/100) 7200 tr/mn Buffer 2 Mo Temps daccs moyen : 8,9 ms Rfrence Western Digital : WD800BB

115.00

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Disque dur 120 Go IDE WESTERN DIGITAL UDMA 100 (7200 trs/min) 2 Mo de cache Interface IDE (Ultra ATA/100) 7200 tr/mn Buffer 2 Mo Temps daccs moyen : 8,5 ms Rfrence Western Digital : WD1200BB

130.00

Disque dur 120 Go IDE WESTERN DIGITAL UDMA 100 (7200 trs/min) 8 Mo de cache Interface IDE (Ultra ATA/100) 7200 tr/mn Buffer 8 Mo Temps daccs moyen : 8,5 ms Rfrence Western Digital : WD1200JB

150.00

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Disque dur 200 Go IDE WESTERN DIGITAL UDMA 100 (7200 trs/min) 8 Mo de cache Interface IDE (Ultra ATA/100) Buffer 8 Mo Temps daccs moyen : 8,9 ms Niveau sonore : 35 39 dB/A Rfrence Western Digital : WD2000JB

250.00

Disque dur 250 Go IDE WESTERN DIGITAL UDMA 100 (7200 trs/min) 8 Mo de cache Interface IDE (Ultra ATA/100) 7200 tr/mn Buffer 8 Mo Temps daccs moyen : 8,9 ms Niveau sonore : 35 39 dB/A Rfrence Western Digital : WD2500JB

370.00 38

SATA

Disque dur 36 Go SATA WESTERN DIGITAL (10 000 trs/min) 8 Mo de cache Interface Serial-ATA/150 Capacit : 36,7 Go Vitesse de rotation : 10000 tr/mn Buffer : 8 Mo Temps daccs moyen : 5,2 ms Niveau sonore : 32 36 dB/A Rfrence Western Digital : WD360GD195.00

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Pour ordinateur portable

Capacit de 20 Go 4200 tr/min Temps daccs de 12 ms 2 Mo de mmoire cache Interface IDE Ultra-ATA/66

140.00

Capacit de 40 Go 4200 tr/min Temps daccs de 12 ms 2 Mo de mmoire cache I Interface IDE Ultra-ATA/66

180.00

40

Capacit de 60 Go 4200 tr/min Temps daccs de 12 ms 2 Mo de mmoire cache Interface IDE Ultra-ATA/66

260.00

Capacit de 80 Go 4200 tr/min Temps daccs de 12 ms 8 Mo de mmoire cache Interface IDE Ultra-ATA/100 Systme de dtection des pannes SMART

340.00

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Disque dur Micro Drive IBM 1Go format Compact Flash

Ce disque dur conue par IBM dune capacit de 1Go fonctionne soit sur les appareil photo numrique (selon modle) soit sur les ordinateur portable et bureau avec un adaptateur pour chaque appareil, ce micro drive permet la sauvegarde et le transport de donne de grande capacit

350.00

Racks

Rack Mobile pour disque dur UDMA 133 + Ventilo

22.00

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Rack Mobile pour disque dur SCSI 2

10.00

Rack Mobile pour disque dur SCSI3

75.00

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Bibliographie

http://www.pc-infopratique.com http://www.commentcamarche.net http://www.graffiweb.com http://jpeducasse.free.fr http://www.serialata.org http://www.bbs-informatique.fr

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