[Dossier]Le stockage
Les différents types de stockage
De la création des ordinateurs à nos jours, le nombre de supports ayant une capacité de stockage ne cesse d'augmenter.
Par ailleurs, les performances ont également connu une montée énorme.
Voici les différents types de stockage existant :
Le premier ordinateur
À titre de comparaison, un iPod Apple de 80 Go offre une capacité de stockage de données 640 millions de fois supérieure.
- Carte perforée :
L'origine de la carte perforée, le papier perforé, fut inventé par
Basile Bouchon en 1725 !
Au début des années 1960, les premiers moniteurs d'ordinateur travaillant en « mode texte » comportaient 80 colonnes par ligne afin d'être compatibles avec les cartes perforées. Aujourd'hui, de nombreux ordinateurs utilisent encore des programmes nés dans cette période et modernisés depuis, et manipulent encore des fichiers organisés en blocs multiples de 80 caractères.
Les programmes en langages COBOL, FORTRAN et PL/1 s'écrivaient sur des lignes de 72 caractères au maximum pour pouvoir être perforés sur cartes (les 8 derniers caractères étant réservés au numérotage des cartes).
La carte perforée a progressivement disparu à partir de 1970 lorsque sont apparues les unités d'entrée-sortie à bande magnétique et à disquettes souples de format « 8 pouces » et des mémoires de masse plus performantes.
- La disquette :
La toute première disquette fut créé par IBM en 1971, elle faisait
8 pouces, la capacité de cette dernière était de 80 000 caractères, mais elle ne servait qu'à stocker les microprogrammes des
systèmes 370 et, accessoirement, envoyer pour un faible coût des mises à jour à leurs possesseurs. Vous l'aurez compris, c'était les dignes successeurs des cartes perforées, le bruit mais surtout la taille de ces dernières était un calvaire.
La deuxième génération de disquettes réduisit la taille à 5 "1/4, augmenta ses capacités de stockage (360ko) et en 1983, cette deuxième génération vit le mega-octet : 1.2mo pour la bête !!!
La troisième génération fut celle que vous êtes le plus susceptible d'avoir connu, elle possédait une enveloppe qui n’était plus de carton souple, mais de matière plastique rigide.
Utilisée par le Macintosh en version 400 Ko (1984), elle
fut introduite dans le monde PC en 1987 pour la série IBM PS/2 en versions 720 Ko et 1,44 Mo.
Cette dernière a commencé à être détrônée au début des années 2000 par les clés USB, principalement à cause de leur relative fragilité et de leur capacité limitée à 1,4 Mo alors que les fichiers manipulés commençaient à dépasser largement cette taille (pour les usages multimédia notamment). Il exista une version 2,88 Mo qui ne s’imposa pas.
- Volet de protection en écriture
- Disque d’entraînement
- Volet de protection amovible
- Coque en plastique
- Disque en papier ou en tissu doux
- Disque magnétique
- Secteur d’une piste
- Les disques dur IDE/sata ou plus communément appelés HDD :
Définition : Un disque dur, en anglais hard drive (HD) ou hard disk drive (HDD), est une mémoire de masse magnétique très utilisée dans les ordinateurs.
Fonctionnement : Dans un disque dur, on trouve des plateaux rigides en rotation. Chaque plateau est constitué d'un disque réalisé généralement en aluminium, qui a les avantages d'être léger, facilement usinable et non magnétique. Des technologies plus récentes utilisent le verre ou la céramique, qui permettent des états de surface encore meilleurs que ceux de l'aluminium. Les faces de ces plateaux sont recouvertes d'une couche magnétique, sur laquelle sont stockées les données. Ces données sont écrites en code binaire [0,1] sur le disque grâce à une tête de lecture/écriture, petite antenne très proche du matériau magnétique. Suivant le flux électrique qui traverse cette tête, elle modifie le champ magnétique local pour écrire soit un 1, soit un 0, à la surface du disque. Pour lire, c'est le même principe qui est utilisé, mais dans l'autre sens : le champ magnétique local engendre un flux électrique au sein de la tête qui dépend de la valeur précédemment écrite, on peut ainsi lire un 1 ou un 0.
Le premier disque dur a été inventé au début en 1956, sur demande de l'US Air Force, par la firme IBM, il avait une capacité de stockage de 5mo et une vitesse de 8.8 ko/s et pesait plus d'une tonne !!!!!
Il faudra attendre 1983 pour voir les premiers PC équipés de ces fameux disques dur. Et en 1998 IBM commercialise le premier disque dur ayant une capacité de 25 Giga Octet... Aujourd'hui nous arrivons a des disques dur de plus de 2 Tera octet, soit 2000 giga octet.
Quelques chiffres insolites :
- En 50 ans, la capacité des disques durs a été multipliée par un facteur d'environ 500 000.
- En 29 ans, le prix du mégaoctet a été divisé par 1,3 million.
- La clef USB :
La plupart des clefs USB fonctionne avec une mémoire flash (pas de mécaniques au contraire des disques durs ou autres disquettes...) malgré cela, il faut noter qu'un nombre infimes de clef existe avec un mini disque dur a l'intérieur.
Les clés USB sont alimentées en énergie par la connexion USB de l’ordinateur sur lequel elles sont branchées. Donc, elles ne nécessitent généralement pas de batteries ou de piles. Elles sont insensibles à la poussière et aux rayures, contrairement aux disquettes, aux CD ou aux DVD, ce qui leur donne un indéniable avantage au niveau de la fiabilité.
C'est en 2001 que la clé USB a fait son apparition, plus tard viendra la révision en USB 2.0 qui augmentera considérablement la vitesse, et bientôt les USB 3.0 verront la vitesse de vos clefs actuelles multipliée par 3.
La taille des différentes clefs USB vont de quelques méga octets a plusieurs giga octets : 256 go pour la plus grosse mais elle coute 775 € et elle est très lente ( 7h10 pour la remplir complètement !!! )
La clef Usb reste de nos jours l'une des méthodes de transport de stockage les plus courantes, les plus "cheap" de nos jours...
- Les cartes mémoires :
De nombreuses déclinaisons de cartes mémoires existent de nos jours, en voici une définition:
Une
carte mémoire est une unité de stockage de données numériques utilisée le plus souvent pour le stockage des clichés numériques dans les appareils photo numériques, pour la sauvegarde de parties sur consoles de jeux vidéo, mais aussi dans des lecteurs de musique MP3 ou des appareils électroniques professionnels tels que des stations totales.
Voici les différents modèles de cartes mémoires que vous pourrez trouver :
- La carte SD ou Secure Digital. Au premier semestre 2009 elle est la plus répandue et offre une capacité maximale de 32 Go, jusqu'à 2 go elles sont communément appelé SD et au delà SDHC.
- La carte CF ou CompactFlash. Autrefois la plus répandue, elle est progressivement abandonnée dans le cadre d'un usage grand public, mais reste cependant privilégiée par les professionnels. Elle offre en septembre 2008 une capacité maximale de 100 Go (la capacité théorique maximale étant de 137 Go).
- La carte MS ou Memory Stick offre un stockage maximal de 16 Go fin 2008. Elle est surtout utilisée par les APN de la marque Sony. Il y en a plusieurs variantes (Pro duo, micro...)
- La carte XD ou XD-Picture Card offre un stockage maximal de 2 Go en septembre 2006. Elle est surtout utilisée par les APN des marques Olympus et Fujifilm.
- La carte SM ou SmartMedia Card (Olympus et Fuji), très mince, d'une capacité maximale de 128 Mo, fut vite abandonnée !
- La carte MMC ou MultiMedia Card
- La carte PCMCIA, d'un gabarit plus important, se connectant directement sur le port PCMCIA des ordinateurs portables. Liste des cartes mémoires disponibles sur le marché en 2006.
- La famille des cartes MS :
- Memory Stick
- Memory Stick Duo
- Memory Stick Micro M2
- Memory Stick Pro
- Memory Stick Pro Duo
- La famille des cartes SD :
- Secure Digital
- Mini Secure Digital
- Micro Secure Digital
- Secure Digital High Capacity
- La famille des cartes MMC :
- Multi Media Card
- Multi Media Card Micro
- Multi Media Card Mobile
- Multi Media Card Plus
- Multi Media Card Reduced Size
- Les autres familles :
- CompactFlash
- Micro Drive
- Smart Media
- xD Card
- MiCARD
Les capacités existantes aujourd'hui sont de : 16 Mo, 32 Mo, 64 Mo, 128 Mo, 256 Mo, 340 Mo, 512 Mo, 1 Go, 2 Go, 2.2 Go, 4 Go, 5 Go, 6 Go, 8 Go, 16 Go et 32 Go.
- Les Cartes mémoires existent également pour console (gamecube, PS2, ...)
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- Les Cd/DVD/bluray :
Cette partie se déclineras en 3 sous parties :
- CD
- DVD
- Blu-ray
1) Le CD ou disque compact :
Un disque compact (dans le langage courant, CD pour l'anglais Compact Disc), est un disque optique utilisé pour stocker des données sous forme numérique. Il se lit sur une platine laser.
On distingue plusieurs types de disques compacts :
- CD audio (CDDA ou CDA) : Compact Disc Digital Audio ou en français Compact Disc Audio.
- CD-ROM (Compact Disc Read-Only Memory), officiellement cédérom en français : support de stockage informatique.
- CD-WORM : (CD-Write Once Read Many) Variante de CD pouvant être gravé une seule fois par l´utilisateur (sur un graveur de CD-ROM) et lu ensuite sur n´importe quel lecteur de CD-ROM.
- CD Extra (ou Enhanced CD ou Disque amélioré) : disque compact réunissant en premier une session ne contenant que les pistes audio et une session ne contenant que des données. Ce type de disque est lisible dans 90 %<sup style="padding-left: 2px; cursor: help;" title="Ce passage nécessite une référence.">[réf. nécessaire]</sup> des lecteurs de CD (autoradios, chaînes hi-fi,…). Les CD OpenDisc (en) sont techniquement des CD Extra.
- CD en mode mixte : disque compact réunissant en premier une session ne contenant que des données et une session ne contenant que des pistes audio. Il est parfois employé comme support de jeu vidéo, la première session (de données) contenant le programme-jeu tandis que les musiques du jeu sont dans la seconde (l’audio). Dans les lecteurs de disques audio (e.g. autoradios, chaînes hi-fi, etc.) : seule la session audio de ce type de disque est lisible. Les disques audio "Copy-controlled" créés par certaines majors sont des disques mixtes.
- CD-R : Compact Disc Recordable, Disque inscriptible.
- CD-RW : Compact Disc Rewritable, Disque réinscriptible.
- CD+G : Compact Disc + Graphics, Disque compact et Images.
- VCD : Video Compact Disc, Disque compact vidéo.
- SVCD : Super Video Compact Disc, Super compact disque vidéo.
-
2) Les DVD :
Le DVD officiellement Digital Versatile Disc - même si d'autres dénominations sont employées - est un disque optique numérique exploité pour la sauvegarde et le stockage de données, notamment la vidéo pour sa déclinaison DVD Video. Lancé officiellement en décembre 1995, il représente le format vidéo numérique le plus répandu dans le monde, successeur de la vidéocassette, du Laserdisc et du Video CD.
Le DVD exploite un support semblable à celui CD puisque ses dimensions sont les mêmes (disque de 120 mm de diamètre ou en version mini de 80 mm). Toutefois, les principales différences techniques concernent d'une part la densité/capacité de stockage-enregistrement et d'autre part, les procédés et traitements numériques (logiciels) pour leurs sauvegardes.
Le laser DVD exploite une longueur d’onde de 635 ou de 650 nm pour une ouverture numérique de 0,60, ce qui procure un écart de piste de 740 nm et une longueur minimale d’alvéole de 400 nm, le diamètre du spot laser étant de 650 nm.
Les capacités d'un DVD dépendent de ses spécificités. Il peut être simple ou double face et couche, en version pleine ou mini.
Ainsi, les principales capacités et versions sont :
- DVD 5 couche unique, face unique : environ 4,7 GB
- DVD DL couche double, face unique : environ 8,54 GB
- DVD couche unique, double face : environ 8,54 GB
- DVD couche double, double face (peu fréquent) : environ 17,08 GB
- MiniDVD : couche unique, face unique : environ 1,4 GB
- MiniDVD : couche unique, double face : environ 2,66 GB
- MiniDVD : double couche, face unique : environ 2,66 GB
- MiniDVD : double couche, double face : environ 5,2 GB
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3) Les Blu-ray :
Le disque Blu-ray ou Blu-ray Disc (abréviation officielle BD, autre dénomination B-RD) est un format de disque numérique breveté et commercialisé par l’industriel japonais Sony permettant de stocker et restituer des vidéogrammes en Haute Définition. Sa dénomination provient du type de rayon laser qu’il exploite, de couleur spectrale proche du bleu.
Voici quelques informations utiles sur les Blu-ray:
Un disque Blu-ray double couche contient 50 Go, soit 4,83 h de vidéo avec un débit binaire de 23 Mb/s (25 images par seconde à 1080 pixels de hauteur) soit 0,11 Mo par image.
Le format d'encodage est le H.264/MPEG-4 AVC. Ou 22 heures de vidéo avec un débit binaire de 5 Mb/s (équivalent du DVD, 25 images par seconde à 576 pixels de hauteur). Le format d'encodage est le MPEG-2.
Le taux de transfert est de 36 Mbits/sec (4,5 Mo/s) pour les lecteurs 1× et de 72 Mbits/sec (9 Mo/s) pour les lecteurs 2× actuellement disponibles sur le marché.
Les standards BD-R (disque enregistrable), BD-RE (réinscriptible) et BD-ROM (lecture seule) font partie des spécifications Blu-ray 2.0. Les disques pré-enregistrés BD-ROM étaient disponibles début 2007 ; le premier BD-ROM a été gravé en novembre 2005 (Sony Pictures Home Entertainment).
Le projet de faire des disques de 100 Go et 200 Go a finalement abouti ; le disque de 100 Go utilise des couches de 25 Go, tandis que celui de 200 Go utilise des couches de 33,3 Go. Pour le moment, seuls certains appareils, comme la PlayStation 3, peuvent lire ce format en simple et double couche. Il n’existe actuellement aucun lecteur pour les disques de 100 et 200 Go.
- Les SSD
Le Solid State Drive (SSD), littéralement lecteur (à l'état) solide, est une unité électronique de stockage de données constituée de mémoire flash. Le terme anglais « solid state » désigne un appareil ou composant électronique à semi-conducteurs, donc sans pièces mobiles.
Depuis 2008, ce lecteur est pressenti pour remplacer le disque dur qui consiste quant à lui en un bras de lecture balayant un plateau rotatif tournant à la vitesse de plusieurs milliers de tours par minute. Il existe des SSD basés sur de la DRAM au lieu de la mémoire flash, cependant la persistance des données à l'arrêt ne peut être assurée qu'avec des batteries et pour une durée limitée.
Voici les avantages et inconvénients de cette récente technologie qu'est le SSD :
AVANTAGES :
pas d'usure mécanique : pas de plateaux tournants ni de bras de lecture mobile.
meilleure résistance aux chocs puisqu’aucune partie mobile n'est présente.
silence de fonctionnement : il subsiste néanmoins souvent un sifflement lors de très fortes activités du lecteur mais cela peut être dû au fait que les lecteurs SSD sont encore peu optimisés.
temps d’accès inférieurs à une demi-milliseconde (alors qu'un disque dur traditionnel a souvent un temps d'accès moyen proche de 13 ms).
faible consommation électrique : environ 0,1 Watt en veille, environ 0,9 en activité contre une consommation d'environ plusieurs watts pour les disques durs lorsque leurs têtes se déplacent (entre 0,5 et 1,3 W à l’arrêt et entre 2 et 4 W à pleine charge).
la fragmentation des fichiers, importante dans certains systèmes de fichiers, réduit notablement les performances des disques magnétiques au fur et à mesure que des fichiers sont stockés, utilisés ou déplacés. Elle n'a pas d'incidence sur les performances des SSD.
INCONVÉNIENTS :
- A ses débuts la capacité de stockage semblait être un défaut pour ces périphériques, cependant, leur capacité est devenue suffisante pour assurer les besoins d'un PC. En effet selon de récentes annonces faites par les constructeurs, il est possible de produire des SSD de 512 Go, voire même 1.28To en connexion PCI-express. Aujourd'hui (juin 2009) les fabricants proposent des unités de stockage SSD d'une capacité très élevée, de 1 TO mais à un prix qui reste exorbitant soit de 2900 euros environ.
- Le prix est supérieur à celui d’un disque dur. En septembre 2008, le gigaoctet en SSD coûte au minimum 3 € (en moyenne plutôt 5 € et jusqu'à 15 €) contre 0,08 à 0,15 € pour un disque dur.
- Un usage hybride où le SSD serait utilisé pour les fichiers de taille moyenne (système) et le disque dur pour les fichiers de grande taille (applications) peut constituer un compromis acceptable. De telles configurations sont proposées par les assembleurs aux hardcore gamers. Sur Linux ou tout autre UNIX, on peut envisager de monter le SSD comme /bin et une partition d'un disque dur classique comme /usr/bin.