Anatomie d'un disque dur

Un disque dur est essentiellement constitué de plateaux solidaires d'un axe de rotation et d'un bloc de têtes magnétiques qui "flottent" au dessus (et au dessous) de chaque disque. La vitesse de rotation des disques varie entre 5 000 et 10 000 tours par minute,  suivant le modèle de disque. Les têtes sont maintenues à quelques µm grâce à l'écoulement laminaire de l'air à proximité de la surface des disques.

La rotation des disques est assurée par un moteur asservi en vitesse. Les têtes sont déplacées par un moteur pas à pas. Elles peuvent donc prendre des positions discrètes (au sens d'une distribution mathématique). Il y a normalement une tête par surface, donc deux fois plus de têtes que de disques. Chacune de ces positions correspond à une piste.

Les surfaces sont indexées de 0 à n, les têtes sont indexées de 0 à n. Comme toutes les têtes se déplacent en même temps, elles sont toujours situées sur une même piste, quelque soit la surface considérée. L'ensemble des pistes disposées sur toutes les surfaces, pour un rayon donné, s'appelle un cylindre. Les cylindres sont indexés de 0 à n. Cylindres, surfaces (encore appelée faces) et têtes sont donc des éléments que l'on peut repérer par leur index, issu de considérations purement mécaniques. Il n'en va pas de même pour les secteurs, qui sont des portions de piste. Ces secteurs sont balisés par l'écriture de blocs de bits dont la structure est conventionnelle, au moyen des têtes magnétiques, lors du formatage de bas niveau du disque. Cette opération est généralement effectuée en usine et l'installateur n'a pas besoin de s'en préoccuper. Dans certains cas de maintenance cependant, il peut être nécessaire de refaire ce formatage de bas niveau, mais c'est une opération très longue, délicate, qui nécessite un outil logiciel spécifique que seul le constructeur du disque peut fournir. Elle détruit bien entendu toutes les données enregistrées sur le disque, de façon irrémédiable.

Les secteurs physiques

Nous l'avons vu, chaque piste est découpée en secteurs par un procédé d'écriture de balises lors du formatage de bas niveau. Chaque secteur est indexé de 1 à n pour chaque piste. Un secteur peut contenir 512 octets de données.
Il est donc "simple" de repérer n'importe quel secteur physique d'un disque, du moment que l'on connaît trois paramètres :

• son index sur la piste,
• l'index de la piste, c'est à dire du cylindre,
• l'index de la tête, c'est à dire l'index de la surface.

Le contrôleur de disque est capable, connaissant ces trois paramètres, de positionner correctement le bloc de têtes et de lire ou d'écrire les 512 octets de ce secteur sur le disque.
Comme cette façon de repérer un secteur est intimement liée à la topologie du disque, une couche d'abstraction est ajoutée, pour s'affranchir de la topologie du disque, il s'agit du concept de secteur logique.

Les secteurs logiques

les secteurs logiques sont indexés linéairement de 0 à L de la façon suivante :

les n premiers secteurs logiques correspondent aux n secteurs de la face 0 de la piste 0 (rappelez-vous que les secteurs physiques sont indexés à partir de 1, alors que les secteurs logiques sont indexés à partir de 0). Ainsi, le secteur logique 0 correspond au secteur physique 1 du cylindre 0, tête 0 et le secteur logique n-1 correspond au secteur physique n du cylindre 0, tête 0, le secteur logique n correspondra au secteur physique 1 du cylindre 0, tête 1, etc.

Pour optimiser les déplacements des têtes, tous les secteurs d'un même cylindre sont indexés logiquement, avant de passer au cylindre suivant où l'on repart de la tête 0.
Le contrôleur de disque est capable de créer une table de correspondance entre entre l'index logique et la combinaison des trois index physiques.
Cette méthode permettra aux couches plus hautes du système de gestion des disques de ne s'intéresser qu'à un seul index pour identifier un secteur.
Cette technique est nommée LBA (Logical Bloc Access), inproprement aussi appelée Large Bloc Access. En effet, cette technique est apparue en même temps que des extensions du BIOS ATA, qui permettaient la gestion de disques plus volumineux.

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