Petit rappel sur le fonctionnement des aimants
Comment aimanter un tournevis ?
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Il est parfois pratique d'avoir un tournevis qui se comporte comme un aimant: cela peut faciliter le travail avec de petites vis. Pour aimanter un tournevis, il suffit de le laisser en contact pendant quelques instants avec un aimant. Lorsque l'on sépare l'aimant du tournevis, ce dernier se comporte lui-même comme un aimant. Le métal du tournevis est devenu un aimant et le reste indéfiniment. On parle d'aimant permanent. |
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Les électro-aimants
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Il est facile de fabriquer un électro-aimant à l'aide d'un barreau de fer (un gros clou ou un boulon peuvent convenir), un fil électrique isolé enroulé en forme de bobine et une pile.
Quand le courant parcourt le circuit, le barreau d'acier devient un électro-aimant.
Si le courant est arrêté (on ouvre le circuit), le barreau de fer perd son magnétisme.
Si l'on inverse le courant, les pôles magnétiques de l'électro-aimant s'inversent.
À l'aide de ce montage, on pourrait fabriquer des aimants permanents comme des tournevis, par exemple.
Produire du courant avec un aimant
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Les notions de physique à maîtriser sont un peu complexes, aussi n'allons-nous pas entrer dans le détail. Retenons simplement que si l'on déplace un aimant dans une bobine de fil électrique, il se forme un courant électrique dans la bobine. Quand l'aimant ne se déplace pas, il n'y a pas de courant. C'est d'ailleurs comme cela que la dynamo d'un vélo produit du courant pour alimenter le phare. Et c'est aussi comme cela qu'une centrale nucléaire produit du courant. |
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Le disque dur d'un ordinateur
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Les éléments essentiels illustrés ci-contre sont
Un disque dur est constitué d'un ou plusieurs disques métalliques sur lesquels on a déposé un support magnétisable. Ces disques tournent généralement à la fréquence de 7200 tours par minute. |
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Le bras mobile permet de déplacer la tête de lecture/écriture sur toute la surface du disque en rotation.
La tête de lecture-écriture portée par le bras mobile "vole" à une très faible distance des disques.
L'illustration ci-dessus présente un lecteur de disque dur démonté.
En pratique, on ne démonte jamais un tel lecteur. La moindre poussière introduite, écrasée par la tête de lecture-écriture, pourrait y provoquer des dégâts.
Lors d'un choc sur l'unité centrale, la tête de lecture-écriture pourrait entrer en contact avec le disque. Ce contact peut également l'endommager définitivement.
Les mouvements du lecteur de disque dur
L'illustration ci-contre représente les mouvements dans le lecteur de disque dur.
Le bras mobile se déplace constamment pour positionner la tête de lecture / écriture sur le disque, à l'endroit où elle doit lire ou écrire des informations enregistrées. |
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Fonctionnement de la tête d'écriture du disque dur
La tête d'écriture du disque dur contient un électro-aimant capable de magnétiser de petits "îlots" à la surface du disque.
L'illustration ci-contre représente un petit fragment de la surface d'un disque dur qui est magnétisé par la tête d'écriture. La tête d'écriture est un électro-aimant qui magnétise la surface du disque. Les pôles de cet électro-aimants varient en fonction du sens du courant dans la bobine. |
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Tout se passe comme si, dans le matériaux, on disposait une série de petits aimants orientés:
Pôle Nord vers le haut, pôle Sud vers le bas ou
Pôle Sud vers le haut et pôle Nord vers le bas
Un disque dur doit être formaté
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Contrairement aux anciennes cassettes audio ou vidéo, avant de pouvoir écrire sur un disque, il faut avoir dessiné magnétiquement la structure sur laquelle vont s'écrire les informations. Il faut mettre en place un ensemble de bornes entre lesquelles l'ordinateur va pouvoir écrire des informations : on formate le disque en y écrivant magnétiquement ces informations "repères" disposées
Cette opération s'appelle le formatage. Ci-dessus, l'image de gauche représente un disque non formaté et l'image de droite représente un disque formaté Le nombre de pistes et de secteurs varie d'un type de disque à l'autre selon sa capacité. Il est impossible de voir le film enregistrée sur une cassette vidéo. De même, il est impossible de voir les pistes magnétiques sur un disque informatique. |
Des disques souples et des disques durs
À la fin du XXe Siècle, on ne disposait souvent que de disquettes pour transporter des informations d'un ordinateur à un autre. Ces disquettes étaient assez sensibles à la poussière et très fragiles. Leur capacité était très faible (un peu plus de 1 Mo).
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Une disquette souple était constituée d'une fine lamelle ronde en plastique sur laquelle on avait déposé une couche d'un matériau magnétisable. Le support était souple; il était possible de le plier si on le sortait de son enveloppe plastique rigide (à ne pas faire!!). Ce disque était protégé par un boîtier rigide en plastique ou même en carton. On parlait de disquettes de dimention 3"½ -il faut lire "3 pouces et demi"- ou 5"1/4. La capacité de ces disquettes était relativement limitée: 1.44 Mo pour les disquettes 3"1/2 et 360 Ko pour les disquettes 5"1/4. |
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Unités de stockage externes
Les disques durs internes actuels ont couramment des capacités comprises entre 1 To (soit 1000 Go) et x To (x=3 en 2013). Cette capacité ne fait qu'augmenter (on appelle ça la loi de Moore).
Il existe encore d'autres types d'unités de stockage. Parmi ceux-ci, les plus utilisés sont certainement les disques durs externes et les clefs USB.
Les clés USB
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Les clefs USB (abréviation de "Universal Serial Bus") se connectent directement sur une prise particulière de l'ordinateur. Elles s'utilisent comme des lecteurs de disques externes. Leur capacité varie généralement entre 16Go et 64Go (chiffres de 2013). Les clefs USB n'utilisent pas un système magnétique. Elles contiennent une puce qui peut retenir les informations même sans alimentation électrique, comme les cartes mémoire des appareils photos. On pourrait comparer la puce "mémoire" des clefs USB aux éléments de mémoire vive "RAM" de l'ordinateur. Mais la mémoire RAM s'efface lorsque l'ordinateur est éteint. |
Les disques externes
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Leur capacité est la même que les disques durs internes. Ce sont les mêmes disques dans un boîtier munis d'une connexion USB. Un disque dur externe est généralement un peu plus lent qu'un disque interne. Le principe de fonctionnement est exactement le même que celui des disques durs internes. Les disques externes sont souvent connectés à l'unité centrale par un câble USB. |
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précautions avec les périphériques de stockage externe
Pour gagner du temps lorsqu'elle est trop occupée à d'autres tâches, l'unité centrale peut remettre à plus tard des écritures à réaliser sur une clef ou un disque USB externe. Les informations sont conservées dans la mémoire RAM et seront transférées plus tard...
Avant de déconnecter un périphérique de stockage USB, il faut toujours prévenir l'ordinateur. À ce moment, l'unité centrale écrit toutes les informations en attente et ferme les fichiers. Généralement, un message de confirmation indique à l'utilisateur qu'il peut retirer la clef USB.
Si l'on oublie d'éjecter proprement une clef USB, il y a de fortes chances qu'un fichier en cours de travail ne sera pas entièrement sauvegardé sur la clef USB. Le fichier devient alors inutilisable.
Dans certains cas (l'unité centrale n'avait pas encore mis à jour le "catalogue" de la clef USB), il est même possible que la clef USB dans son entier devienne inutilisable!
- Règle numéro 1 des clefs USB
C'est toujours quand on travaille un document très important que l'on oublie de déconnecter proprement la clef USB. Toujours.
- Règle numéro 2 des clefs USB
C'est toujours quand on travaille sur des documents importants sur une clef USB et qu'il n'y a aucune copie nulle part ailleurs que l'on perd la clef USB.
Fonctionnement du CD-ROM
Le principe du CD-ROM est différent de celui du disque dur.
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Rappelons que sur un disque magnétique (disque dur ou disquette), les pistes sont concentriques, comme les couloirs d'une piste d'athlétisme. Dans le cas du CD-ROM, les informations ne sont pas stockées de manière magnétique. Le CD est gravé. Lors de sa fabrication, on y réalise une série de trous suivant une piste tracée en spirale. |
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Le CD est fabriqué en matière plastique. Celle-ci est recouverte d'une fine pellicule d'aluminium sur l'une des faces (voilà pourquoi le CD est brillant). Cette feuille d'aluminium supporte les informations déposées sur le CD. La piste enregistrée est constitutée d'une série d'alvéoles d'une largeur de 0,5 millième de millimètre, d'une profondeur de 0,83 millième de millimètre et espacées de 1,6 millième de millimètre. |
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Sur l'illustration ci-dessous, on a représenté un petit morceau de CD sur lequel la piste enregistrée apparaît sur quatre tours. Les alvéoles sont parfaitement visibles.
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Comme les alvéoles sont très petites, on pourra en graver beaucoup, sur un CD. La capacité des disques CD est relativement grande: jusqu'à 783 Mo. |
Lecture d'un CD-ROM
La lecture des informations sur un CD-ROM se fait à l'aide d'un faisceau de lumière laser.
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- La valeur binaire "1" correspond au passage du rayon laser d'une zone réfléchissante vers une zone non-réfléchissante.
- Inversement, le passage d'une zone non-réfléchissante vers une zone réfléchissante correspond également à la valeur binaire "1".
- Lorsque le rayon laser reste, pendant un certain temps, dans une zone de même type (réfléchissante ou non-réfléchissante), cela correspond à la valeur binaire "0".
Finalement, le CD supporte une longue série de "0" et de "1", langage compréhensible par l'ordinateur.
CD, DVD, Blu-Ray,...
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Le principe de fonctionnement du DVD-ROM ou du disque Blu-Ray est tout à fait semblable au principe du CD-ROM. Mais il existe au moins trois différences
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Rappels:
- 1 µm = 1m/1000000 = 0,000001 m = 0,001 mm
- 1 nm = 1m/1000000000 = 0,000000001 m = 0,000001 mm
Les capacités maximales de chacun de ces supports est
- environ 780 Mo pour le CD
- environ 17 Go pour le DVD
- 100 à 128 Go pour le Blu-Ray
On a vu dans une leçon précédente que pour stocker 1 caractère, l'ordinateur utilise 1 octet. Donc, pour stocker la phrase "Il fait beau", l'ordinateur utilise 12 octets.
Pourrais-tu rappeler pourquoi 12 octets sont nécessaires, alors que la phrase ne contient que 10 lettres ?
Si tu as oublié la raison, tente d'écrire cette phrase sur une feuille de papier quadrillée. Utilise un carré par lettre. Cela devrait te mettre sur la voie.
Droits d'auteur : Yves Mairesse. Ce cours est sous contrat Creative Commons