Mémoire Externe: Disques Durs et SSD

Mémoire Externe

• Les disques durs (HDD) sont une forme de stockage externe avec des performances raisonnables et un faible coût. Ils sont robustes.
• Un disque dur se compose de plusieurs plateaux qui tournent à une vitesse déterminée.
• Chaque plateau est divisé en pistes concentriques numérotées à partir de 0.
• Un cylindre comprend toutes les pistes du même diamètre sur les différents plateaux.
• Une piste est composée de secteurs ayant la même taille.
• Le bras du disque contient les têtes de lecture/écriture (une pour chaque face d'un plateau).
• Le temps d'accès à un disque dur comprend le temps de translation du bras, la latence rotationnelle et le temps de transfert de données.
• La capacité d'un disque dur est calculée en multipliant le nombre de surfaces, le nombre de pistes par surface, le nombre de secteurs par piste et la taille de chaque secteur.
• Les disques SSD (Solid State Drive) sont une autre forme de stockage externe, plus performante que les HDD et utilisant de la mémoire flash NAND.
• La mémoire d'un SSD est divisée en blocs (par exemple, 256 Ko) et chaque bloc est composé de plusieurs pages (par exemple, 4 Ko).
• Lire une page est une opération rapide (20 microsecondes), tandis qu'écrire une page (si elle est déjà effacée) est également rapide (100 à 200 microsecondes). Effacer un bloc complet est plus lent (quelques millisecondes).
• Un SSD a une limite d'effacements pour chaque page flash (environ 100 000 à 1 000 000 fois), après quoi des erreurs de stockage de bits peuvent se produire.
• Le WearLeveling est une technique pour répartir l'usure des effacements uniformément sur tous les blocs du SSD.

Interface d’accès pour la mémoire externe

• L'interface d'accès est la même pour les HDD et les SSD.
• L'unité de transfert est un bloc physique, qui peut représenter un ou plusieurs secteurs d'un HDD ou une ou plusieurs pages d'un SSD.

Notion de Fichier

• Les fichiers sont utilisés pour stocker des données en mémoire externe.
• Un fichier est une structure de données persistante gérée par un système de fichiers.
• Les fichiers textes sont constitués d'un ensemble de lignes terminées par un caractère spécial, comme '\n' dans les systèmes Unix.
• Les fonctions de lecture et d'écriture sur les fichiers textes s'adaptent aux différentes conventions de fin de ligne.
• Les informations sur les fichiers sont stockées dans des fichiers spéciaux (répertoires) ou dans le bloc d'entête du fichier lui-même.
• Les informations sur les fichiers peuvent être statiques (nom, date de création) ou dynamiques (nombre d'articles, adresse du dernier bloc).
• Le cache buffer est un espace en mémoire vive (MC) utilisé pour stocker des copies de blocs physiques, ce qui permet d'améliorer les performances en réduisant le nombre d'opérations d'entrée/sortie (E/S) physiques.

Méthodes d’accès

• Les méthodes d'accès aux fichiers définissent l'organisation des blocs sur la mémoire externe, le placement des enregistrements, les informations nécessaires à la manipulation du fichier, le nombre de buffers à utiliser et l'implémentation des opérations d'accès.
• Les critères de performance pour les structures de fichiers sont le nombre d'opérations d'E/S physiques, l'encombrement mémoire (taille des structures de données utilisée vs taille des données stockées) et le facteur de chargement (nombre de données insérées vs nombre de places disponibles).

La machine abstraite pour les structures de fichier

• La machine abstraite pour les structures de fichiers est définie par un ensemble d'opérations : Ouvrir, Fermer, LireDir, EcrireDir, Allocbloc, Aff_Entete, Entete.
• Les numéros de blocs manipulés par la machine abstraite sont des numéros logiques, relatifs au début de chaque fichier.