Chapitre 1 Introduction à L'architecture des Ordinateurs PDF

École Polytechnique de Montréal Département de Génie Informatique INF0101: Introduction aux outils informatiques CHAPITRE 1 Introduction à L’ARCHITECTURE DES ORDINATEURS INF0101: Introduction aux outils informatiques 1 Objectifs de...

École Polytechnique de Montréal Département de Génie Informatique INF0101: Introduction aux outils informatiques CHAPITRE 1 Introduction à L’ARCHITECTURE DES ORDINATEURS INF0101: Introduction aux outils informatiques 1 Objectifs de ce chapitre Comprendre la composition interne d’un ordinateur et les rôles des éléments principaux qui le constituent; Comprendre l’impact des différents composants sur la performance de l’ordinateur; Comprendre comment l’information est représentée et comment elle est véhiculée à l’intérieur de l’ordinateur. INF0101: Introduction aux outils informatiques 2  Définition d’un ordinateur "Ordinateur" = terme amélioré de "calculateur , traduction de computer. Origine : la firme IBM. Un ordinateur est généralement assimilé à un ordinateur personnel. Le PC (Personal Computer) est le plus courant. Il existe également d'autres types d'ordinateurs qui ne sont pas des PCs, comme:  Apple Macintosh, stations Alpha, stations SUN, stations Silicon Graphics, etc. Un ordinateur est composé d’un ensemble de circuits électroniques permettant de manipuler et traiter des données ou des informations. Les informations traitées par les ordinateurs sont de différentes natures: nombres, texte, images, son, vidéo, programmes, fichiers, etc… Toutes les données manipulées et traitées par un ordinateur sont numériques (Digital en anglais), c’est-à-dire représentées par une suite de bits. (BIT = Binary digIT). Un bit a deux états possibles: 0 et 1. Mais, tout d’abord, qu’est ce que le NUMÉRIQUE ?? INF0101: Introduction aux outils informatiques 3 Qu’est ce que le numérique (vs. l’analogique)? Une donnée numérique est une valeur qui est représentée sous forme d’une suite de bits, c’est-à-dire de « 0 » et de « 1 ». Exemple: 00110. Ainsi, avec N bit, on peut représenter 2N valeurs possibles (ou 2N mots binaires différents). Exemple: avec 2 bits, on a 4 valeurs (ou 4 combinaisons ou 4 états) possibles: 00, 01, 10 et 11. Comme la valeur d’un bit ne peut prendre que deux états (0 et 1), on parle d’un ensemble BINAIRE, dont l’alphabet est composé de deux éléments: « 0 et 1 », ou « VRAI et FAUX » ou « OUI et NON » ou « ON et OFF », etc. La valeur (ou l’état) d’un bit est facile à représenter électriquement: le 0 correspond à une certaine valeur de tension électrique (par exemple -5 Volt) et le 1 correspond à une autre valeur de tension électrique (par exemple +5 Volt). Dans un circuit électronique, l’état d’un bit peut être représenté par un interrupteur: s’il est fermé, il y a passage de courant électrique (« 1 ») et s’il est ouvert, le courant ne passe pas (« 0 »). INF0101: Introduction aux outils informatiques 4 Représentation des nombres Dans le monde qui nous entoure, toute entité physique quantifiable (température, pression, courant électrique, etc..) possède une valeur, représentée sous forme de nombre. Les nombres sont généralement représentés dans la base 10 (ex: 23, 514, etc.). Un ordinateur ne traite que des informations binaires (i.e.: des mots binaires formés de 0 et 1); Il faut donc pouvoir représenter tout nombre sous forme binaire (i.e: en utilisant uniquement les symboles 0 et 1). D’une façon générale, un entier p est représenté dans une base B comme suit: N 1  i p d iB i 0 où les coefficients di sont compris entre 0 et B-1. p se note alors: dN-1 … d2 d1 d0 où i est le rang de l’entier di et Bi est le poids de di. Le chiffre à l’extrême gauche a le poids le plus fort. Celui à l’extrême droite a le poids le plus faible. Le chiffre le plus à droite détermine la parité du nombre (Si d0=1 alors p est impair et si d0=0 alors p est pair). INF0101: Introduction aux outils informatiques 5  Représentation des nombres - suite Par exemple, dans la base B=10, le nombre 1956 s’écrit: 1956 = 103x1 + 102x9 + 101x5 + 100x6 Chacun des symboles (1, 9, 5 et 6) est compris entre 0 et 9 (B-1 = 9). Même logique dans la base B=2 (représentation binaire): le nombre 1001101 s’écrit: 101011 = 25x1 + 24x0 + 23x1 + 22x0+ 21x1 + 20x1 Si on calcule cette somme, on trouve que (101011)2 = (43)10 Pour convertir un nombre de la base B à la base 2, il faut faire des divisions successives par 2 jusqu’à ce que le quotient soit < 2. Par exemple: trouvons l’équivalent binaire (en base 2) du nombre: 11 Vérification: 8x1 + 4x0 + 2x1 + 1x1 = 110 INF0101: Introduction aux outils informatiques 6  Représentation des lettres et des caractères Maintenant qu’on sait représenter les nombres sous forme binaire, on veut représenter une autre entité que l’ordinateur doit pouvoir traiter et manipuler: LES LETTRES. Pour cela, il existe des tables de correspondance qui associent un nombre entier à chaque lettre, caractère ou symbole du clavier. Et comme chaque nombre entier est représentable sous forme binaire, on obtient donc une représentation binaire pour chaque symbole alphanumérique, La table de correspondance la plus connue est la table ASCII (American Standard Code for Information Interchange) qui peut être visualisée à l’adresse suivante: http://www.asciitable.com/. Il existe une version simple de la table ASCII où chaque caractère est codé sur 7 bits  un total de 128 caractères représentables (27 = 128); Il existe aussi une version étendue qui contient 256 caractères où chaque caractère est codé sur 8 bits. Il faut noter qu’il existe d’autres normes de représentation des caractères comme la norme UNICODE qui est plus générale et plus large que ASCII puisqu’elle permet de représenter tous les caractères de toutes les langues connues (1 caractère est codé sur 16 bits  un total de 65 536 caractères représentables). INF0101: Introduction aux outils informatiques 7  Représentation des images matricielles (bitmap) Pour pouvoir décrire numériquement une image, celle-ci est décomposée en petits carrés appelés PIXELS (PICture ELements). L’image est alors vue comme une grille ou une matrice avec N lignes et M colonnes. Un pixel est l’intersection d’une ligne et d’une colonne. Plus ces nombres sont grands, plus la surface de chaque petit carré (Pixel) est petite et plus le dessin aura une apparence réaliste. Le nombre de pixels par pouce (ppp) est appelé: résolution de l’image. Pour pouvoir représenter l’image sous la forme d’un fichier binaire, la couleur de chaque pixel est représentée sur un nombre fixe de bits. Un nombre est d’abord associé à la couleur de chaque pixel en utilisant une palette de couleurs. INF0101: Introduction aux outils informatiques 8 Représentation des images matricielles (bitmap) La palette fait correspondre à chaque couleur contenue dans l’image un nombre qui sera codé sur N bits. Par exemple, si la couleur est codée sur 8 bits, la palette contiendra 28 = 256 couleurs différentes. Avec 16 bits, elle aura 65536 couleurs différents, etc. La définition d’une image : détermine le nombre de pixels constituant l‘image. Une image possédant 800 pixels en largeur et 600 pixels en hauteur a une définition notée 800x600 pixels. La profondeur d’une image est le nombre de bits utilisé pour représenter (ou « coder ») la couleur de chaque pixel. Le poids d’une image (sa taille, ou l’espace qu’elle occupe sur un support de stockage comme le disque dur) exprimé en Ko (Kilo octets) ou en Mo (Méga octets), est égal à: nombre de pixels (définition) X poids d’un pixel (profondeur). Exemple: une image de 800x600 qui est codée sur 24 bits occupera: 800 x 600 x 24 bits = 1,44 Mo INF0101: Introduction aux outils informatiques 9  Représentation des des signaux Un signal est un vecteur physique de l’information (i.e.: il permet de la transmettre). Les signaux qui nous entourent sont généralement analogiques, c’est-à-dire continus dans le temps; Par exemple, le son produit par la parole est continu dans le temps (analogique). Les valeurs (continues) représentées par une courbe (analogique) correspondent à une pression acoustique. Plusieurs grandeurs physiques peuvent être représentées sous forme de signaux analogiques: température, pression, luminosité, etc. Les signaux analogiques représentent souvent la variation d’une entité dans le temps. Pour être traités électroniquement, ces signaux sont souvent traduits en signaux électriques (variation de tension ou de courant électrique). Ensuite, pour être traités par un ordinateur, les signaux analogiques doivent être numérisés (convertis en mots binaires formés de symboles 0 et 1). INF0101: Introduction aux outils informatiques 10  La numérisation (conversion analogique  numérique) Transformation d'un signal analogique en un fichier numérique; Elle se fait en deux étapes principales: 1- l'échantillonnage: consiste à prélever périodiquement des échantillons d'un signal analogique.  Un ensemble de valeurs discrètes est alors obtenu par échantillonnage du signal analogique avec une fréquence fixe, appelé fréquence d’échantillonnage (fs) 2- la quantification: consiste à affecter une valeur numérique à chaque échantillon prélevé, à partir d’un ensemble de valeurs prédéfinies. Ces valeurs dépendent du nombre de bits sur lequel chaque échantillon est représenté (ce nombre de bits est appelé: la résolution). INF0101: Introduction aux outils informatiques 11  Les signaux numériques Par exemple, avec un codage sur 3 bits, on a 8 valeurs (23=8) possibles. Chaque échantillon du signal original est donc associé à (ou représenté par) la valeur numérique (sur 3 bits) la plus proche de sa vraie valeur. La représentation numérique apporte donc des erreurs de quantification (mais qui sont acceptables). INF0101: Introduction aux outils informatiques 12  Exemple de conversion analogique  numérique Exemple: si on décide de représenter notre signal sur 4 bits, alors on dispose de 16 valeurs possibles (24=16), allant de 0000 à 1111. Si notre signal électrique analogique d’origine fluctue entre -5V (valeur minimale) et 5V (valeur maximale) alors on peut diviser cet intervalle de 10V en 16 niveaux. Chaque niveau correspond à l’une des valeurs pouvant être représentées par 4 bits.  Ainsi, chaque valeur d’échantillon prendra l’une de ces 16 valeurs (la valeur du palier le plus proche). INF0101: Introduction aux outils informatiques 13  Exercice Énoncé: On veut numériser une chanson (signal analogique) d’une durée de 10 secondes. On échantillonne cette chanson avec une fréquence d’échantillonnage de 100 KHz et on choisit d’utiliser un codage sur 16 bits. Quelle est la taille du fichier binaire obtenu suite à la numérisation de la chanson ? Réponse: la taille du fichier résultant est: 100x103 échantillons/seconde X 10 secondes X 16 bits = 16x106 bits = 2 Mo INF0101: Introduction aux outils informatiques 14  Avantages des signaux numériques La qualité du signal numérique dépendra de deux facteurs :  la fréquence d'échantillonnage: plus celle-ci est grande (i.e: les échantillons sont relevés à des intervalles de temps plus petits), plus le signal numérique sera fidèle à l'original ;  le nombre de bits sur lequel on code les valeurs (appelé résolution): il détermine le nombre de valeurs différentes qu'un échantillon peut prendre. Plus celui-ci est grand, meilleure est la qualité. Avantages des signaux numériques:  le signal numérique est moins sensible aux « bruits » (i.e: les signaux parasites qui peuvent altérer le signal).  Plus facile à reproduire et à manipuler;  Plus facile à corriger si des erreurs de transmission surviennent. INF0101: Introduction aux outils informatiques 15 Composition d’un ordinateur Un ordinateur est composé d’éléments modulaires :  d'une unité centrale : elle contient, entre autres, la carte mère et la mémoire vive;  d'un moniteur (écran) ;  d'un clavier, d'une souris ;  d'interfaces d'entrée-sortie (ports série, parallèle, USB, etc.) ;  de périphériques externes (imprimante, scanner,..) ;  de périphériques internes (carte son, vidéo, réseau, etc.) ;  d'unités de stockage de données et de mémoires : disque dur externe, clé USB, lecteur de CD-ROM, de DVD, carte SD, etc. C'est la carte mère qui gère (entre autres) les périphériques. INF0101: Introduction aux outils informatiques 16 Composition d’un ordinateur Un boitier (Desktop) est muni d’un bloc d’alimentation d’un (ou plusieurs) ventilateur(s) pour refroidir le système. INF0101: Introduction aux outils informatiques 17 Carte mère INF0101: Introduction aux outils informatiques 18 Carte mère (plus vieille que la précédente) INF0101: Introduction aux outils informatiques 19  Carte mère (un peu plus récente) Carte mère AMD Carte mère Intel INF0101: Introduction aux outils informatiques 20  Composition de la carte mère (1/3) Le processeur : exécute les instructions et les calculs. Tous les traitements passent par le processeur. Le nombre de processeurs est généralement d'un seul mais une carte mère peut accueillir plusieurs processeurs. Le socket: c’est la base sur laquelle le processeur est monté. C’est lui qui détermine le type de processeur qui convient à la carte mère. Connecteur d'alimentation : là où le câble d'alimentation de la carte mère est branché. Permet d’alimenter la carte mère et ses circuits en courant électrique. Le BIOS (Basic Input Output System) : petit programme lancé automatiquement au démarrage de l'ordinateur afin d'inspecter la configuration matériel de l'ordinateur. Ce programme est hébergé sur un circuit électronique sur la carte mère appelé « mémoire morte » (ROM: Read Only Memory). ). Au démarrage de l’ordinateur, Le BIOS exécute plusieurs tâches que nous verrons un peu plus loin. Pile (batterie): elle permet de conserver les données enregistrées et modifiées du BIOS contenu dans une mémoire interne à la carte mère. INF0101: Introduction aux outils informatiques 21  Composition de la carte mère (2/3) Connecteurs d'extension PCI (Peripheral Component Interconnect): c’est un type de connecteur auquel sont connectées certains cartes de l’ordinateur (carte son, réseau, etc.). Port PCI Express : permet d'installer une carte graphique de type PCI Express. Connecteur d'extension AGP (Accelerated Graphics Port): c’est un connecteur exclusivement réservé à la carte graphique. Ce type de connecteur tend à disparaître et à être remplacé par les connecteurs PCI-Express. Connecteurs d'entrée-sortie : permettent de brancher les périphériques externes tels que le clavier, l'écran, l'imprimante, etc. Ports IDE (Integrated Drive Electronics) : permettent de connecter des disques durs IDE ainsi que des lecteurs/graveurs de CD-ROM et DVD-ROM. Ils sont généralement au nombre de deux sur une carte mère standard, numérotés IDE-0 et IDE-1. IDE est un vieux standard de connecteur qui permet une vitesse de transfert de 133 Mo/s (Méga octets par seconde). Ports SATA (Serial Advanced Technology Attachment): SATA est un type de connecteur plus récent que IDE. SATA 3 permet une vitesse de transfert allant jusqu’à 6 Gbits/seconde. INF0101: Introduction aux outils informatiques 22  Composition de la carte mère (3/3) Les connecteurs de mémoire vive : permettent de connecter les barrettes de mémoire vive (RAM). La mémoire vive sert à stocker temporairement des informations dont le processeur a besoin. Elle est volatile: son contenu est effacé à chaque arrêt de l’ordinateur. Chipset : circuit intégré à la carte mère dont la fonction est de contrôler les échanges de données entre les divers éléments d'une carte mère tels que le processeur, la RAM ou le disque dur. Il s'occupe aussi de la gestion d'énergie. Plus récent sera le chipset, plus la machine pourra intégrer des éléments récents. Certains chipsets intègrent directement des puces graphiques et audio (qui remplacement les cartes graphiques et son externes, mais qui sont moins performantes qu’elles). Bus graphique : il est lié de très près aux cartes graphiques; un bus graphique AGP ne pourra accueillir que des cartes graphiques au format AGP sur son port AGP ; de même pour les bus graphiques PCI Express. Il est donc important de choisir sa carte graphique en fonction du type de Bus graphique de sa carte mère. INF0101: Introduction aux outils informatiques 23  Le processeur Tous les traitements que fait un ordinateur sont des calculs binaires. Le processeur est à la base de tous les calculs: c'est le "noyau" (ou le cerveau) de l'ordinateur. Placé sur la carte mère, et il est en connexion avec les périphériques et les mémoires via les bus. Sa puissance de calcul dépend de sa fréquence (nb de cycles/s, en Hz). Un CPU à 200 Mhz envoie donc 200 000 000 instructions par seconde. La puissance du processeur est calculée en MIPS (millions d'instructions/s). Dans les années 70, moins de 1 MIPS, en 2007 plus de 10 000 MIPS... Le premier microprocesseur (Intel 4004) a été inventé en 1972. Depuis, la puissance des microprocesseurs augmente exponentiellement (en moyenne, elle double tous les 18 mois). Par exemple, le processeur Intel (Core i7-980X) contient 1.17 milliards de transistors, répartis sur 6 coeurs, avec une fréquence de base de 3.3 GHz. Exemples de processeurs : Intel 486, Intel Pentium, Intel Pentium IV, AMD Athlon, AMD Athlon XP,... INF0101: Introduction aux outils informatiques 24  Le processeur - suite Un processeur est constitué de :  une horloge qui rythme le processeur (donne la cadence): Par exemple, un ordinateur de 2400 Mhz effectue 2 400 000 000 instructions (opérations élémentaires) par seconde.  une unité de gestion des bus  une unité d'instruction qui lit les données, les décode puis les envoie à l'unité d'exécution.  une unité d'exécution. Un microprocesseur multi-cœur (multi-core en anglais) est un processeur possédant plusieurs cœurs physiques qui travaillent en parallèle. Un cœur physique est un ensemble de circuits capables d’exécuter des programmes de façon autonome. Un cœur contient toutes les fonctionnalités nécessaires à l’exécution d'un programme : unités de calcul, etc. INF0101: Introduction aux outils informatiques 25  Le processeur – suite À chaque impulsion (TOP) d'horloge, le processeur effectue une instruction élémentaire. Une opération simple comprend plusieurs instructions élémentaires. Par exemple : C  A+B s'écrit en assembleur (langage de bas niveau, proche de la machine) comme suit:  MOV $R1, A À titre d’exemple uniquement (il ne  MOV $R2, B s’agit pas de connaitre le langage assembleur)  ADD $R3, $R1, $R2  MOV $RS, $R3 Une instruction est décomposée en instructions élémentaires exécutées en un cycle. Si la division occupe 41 cycles d’, pour un processeur à 2.2 GHz, la division prend 41/2200000000 = 0.0000000186 s Le processeur stocke temporairement les données dans des registres ("mémoires très rapides« se trouvant dans le processeur). INF0101: Introduction aux outils informatiques 26  Les mémoires - la mémoire vive (RAM)… La mémoire vive ou RAM (Random Access Memory) constitue la « zone de travail » temporaire du processeur.  On y trouve par exemple les fichiers ouverts qui sont en cours de traitement, les données provenant des périphériques (exemple: film lu à partir d’un DVD, navigateur web, etc.) Elle est volatile, c'est-à-dire que son contenu est perdu dès que l'ordinateur passe hors tension. La mémoire est physiquement équivalente à une matrice. Chaque cellule (zone mémoire) est adressable par son numéro de ligne et son numéro de colonne. Plusieurs types de RAM sur le marché: SDRAM, DDR2 SDRAM, DDR3 SDRAM. INF0101: Introduction aux outils informatiques 27  Les mémoires RAM: communication avec le processeur Le processeur communique avec la RAM via le bus système (ou bus interne), appelé Front Side Bus (FSB). Un bus est un ensemble de « fils » conducteurs qui permettent la communication (électrique) entre les différents composants. Le débit, ou taux de transfert, d’un bus (le FSB par exemple) dépend de:  sa « largeur » : nombre de bits que le bus peut transmettre simultanément; autrement dit, le nombre de canaux parallèles de transmission.  et de sa « fréquence » : nombre de bis de données envoyés ou reçus par seconde. La fréquence est exprimée en MHz. EXEMPLE: Calculer le taux de transfert (débit) d'un bus d’une largeur de 32 bits, cadencé à une fréquence de 266 MHz.  Réponse: Débit = 32 x 266 x106 bits/seconde = 8512.106 bits/s = 1064 octets/s. La performance d’un processeur est directement liée à la vitesse (débit) du FSB. INF0101: Introduction aux outils informatiques 28  Les mémoires: temps d'accès Généralement, la RAM a un délai de réponse lorsqu’elle est interrogée par le processeur.  temps d’accès à une donnée = délai d’un cycle d’horloge du processeur + le temps de latence de la RAM. Pour un processeur, temps de cycle = 1/f, f étant la fréquence de l'horloge. Exemple: soit un processeur ayant une vitesse d’horloge de 2000 Mhz. Le temps d’un cycle = 1/(2000.106) seconde = 0.5 ns (nano seconde = 10-9 seconde). Si la RAM a un temps de latence de 10 ns alors le processeur passe 20 cycles à attendre la réponse de la RAM;  → le processeur fait des cycles d'attente (wait state), car les processeurs sont beaucoup plus rapides que les mémoires.  importance d’avoir des mémoires RAM rapides. INF0101: Introduction aux outils informatiques 29  Les mémoires: la mémoire cache… La mémoire cache est une mémoire rapide, de faible capacité, et coûteuse. Son Rôle est de garder une trace des anciennes actions (opérations de calcul) effectuées par le processeur;  Elle est située proche du (ou dans le) processeur et utilisée par ce dernier comme zone tampon. INF0101: Introduction aux outils informatiques 30  Les mémoires: la mémoire morte (ROM)… La mémoire morte, la ROM (Read Only Memory) permet de stocker des données nécessaires au démarrage de l'ordinateur. La ROM contient:  Le BIOS: un programme pilotant les interfaces d'entrée-sortie principales du système. Il comprend aussi une partie volatile (CMOS) qui contient les paramétrages utilisateur, dont le contenu est effacé si le circuit n'est pas alimenté (par une pile ronde).  Le chargeur d'amorce: un programme chargeant le système d'exploitation en mémoire (vive) et permettant de le lancer ;  Le Power-On Self Test (POST), programme exécuté automatiquement à l’amorçage du système testant du système. INF0101: Introduction aux outils informatiques 31 Communication avec les périphériques: les ports d'E/S Les processeurs communiquent avec les périphériques via des fentes (slots) d'extension directement installés sur la carte mère et des ports d'entrée-sortie installés sur le boitier de l'unité centrale. Les instructions et les données sont acheminées via des bus. Les bus sont des fils électriques formant des "autoroutes" transportant des millions de bits par seconde. Il existe plusieurs types de connecteurs (bus) pour brancher les périphériques:  Bus PCI: pour connecter modem, carte son, carte réseau.... Encore utilisé dans les configurations les plus récentes.  Bus AGP: plus rapide que le PCI. Sert pour la carte graphique (besoin d’un haut débit de données).  Bus PCI-Express (PCI-e): beaucoup plus rapide. Permet de brancher des cartes graphiques puissantes. INF0101: Introduction aux outils informatiques 32 Les ports d'Entrée/Sortie (suite) Il existe différents types de ports:  Les ports série (communication avec la souris, le modem, etc.).  COM1, COM2, COM3...  Les ports parallèles (LPT1, LPT2): généralement réservés à l’imprimante.  Les ports IDE0 et IDE1 destinés aux disques durs, CD-ROM/DVD de type IDE. IDE permet (théoriquement mais jamais en pratique) d’atteindre une vitesse de transfert de données d’environ 1 Gbps (133 Mo/s).  Ports SATA : standards de connecteurs pour disques durs et lecteurs de CD/DVD. SATA 1 offre un débit théorique de 1,50 Gb/s, SATA 2 un débit de 3Gb/s et SATA 3 permet d’atteindre 6 Gb/s. La norme SATA est donc beaucoup plus performante que IDE. INF0101: Introduction aux outils informatiques 33  Les périphériques de stockage: le disque dur magnétique Les disques durs sont des périphériques de stockage de masse de type magnétique. Ils ont évolué de la norme IDE à la norme SATA (pour les plus courants). Pour les ordinateurs de bureau, ils sont au format standard 3,5 pouces. La vitesse de rotation des plateaux est soit de 5400 rpm (Rotation par minute), soit de 7200 rpm. Un disque dur est constitué de plusieurs disques rigides en métal, en verre ou en céramique empilés. Des têtes effectuent la lecture et l'écriture. Elles sont situées de part et d'autre de chacun des plateaux. Les têtes sont des électroaimants. Elles sont séparées de quelques microns de la surface par une couche d'air. Les têtes balaient latéralement la surface du disque. INF0101: Introduction aux outils informatiques 34 Structure physique d’un disque dur magnétique INF0101: Introduction aux outils informatiques 35 Le disque dur magnétique (suite) Les têtes sont liées entre-elles, seule une seule tête peut lire ou écrire à la fois. Les têtes utilisent un champ magnétique pour inscrire des valeurs binaires (1 ou 0) sur de très petites zones (îlots) du disque. Chacune de ces petites zones représente un bit de données. C’est le sens du champ magnétique qui détermine la valeur (1 ou 0) de chaque bit inscrit sur un îlot du disque. Le cylindre est l'ensemble des disques placés verticalement. Un lecteur de disque dur doit être contenu dans un boîtier totalement hermétique.  Les données sont organisées en cercles concentriques appelés "pistes" créées par le formatage physique.  Les pistes sont séparées en secteurs.  L’intersection d’une piste et d’un secteur constitue un bloc.  Les têtes de lecture/écriture commencent à inscrire des données à la périphérie du disque (piste 0) et avancent vers le centre du disque.. INF0101: Introduction aux outils informatiques 36  Disques durs - cluster On appelle cluster (unité d’allocation) la zone minimale que peut occuper un fichier sur le disque. Un cluster ne peut jamais être partagé par deux fichiers différents. Lors du formatage, on définit la taille des clusters (4ko, 8ko, 16ko, …). Elle dépend du système d'exploitation et équivaut à plusieurs blocs (entre 1 et 16). Un fichier, aussi minuscule soit-il, devra donc occuper un nombre entier de clusters: minimalement un (1) cluster, mais toujours un nombre entier de clusters. Exemple: si on a un disque dur dont les clusters ont une taille de 4 ko alors un fichier de 19 ko occupera 5 clusters. Évidemment, il y aura un espace perdu de 1 ko qui ne pourra jamais être occupé par un autre fichier. INF0101: Introduction aux outils informatiques 37  Disques SSD (Solid Drive Disk) Contrairement aux disques magnétiques, ils ne comportent aucun mécanisme mécanique: ils sont entièrement électroniques. Utilisent des circuits électroniques (mémoire flash) pour stocker les données numériques, un peu comme une clé USB ou une carte micro SD. Ils sont plus rapides, dégagent moins de chaleur et consomment moins d’énergie que les disques durs mécaniques. Ils sont devenus très populaires les dernières années grâce à leur rapidité et leur fiabilité.  Ils rendent l’ordinateur beaucoup plus rapide, surtout au démarrage. INF0101: Introduction aux outils informatiques 38