Si vous avez déjà ouvert un disque dur d’ordinateur, vous voyez les plateaux brillants et la tête de lecture.

disque-dur.jpg
Vous avez aussi peut-être remarqué qu’il y avait un aimant très puissant sous la bobine de la tête de lecture. À quoi sert t-il ?

La tête de lecture tourne sur un axe pour pouvoir balayer n’importe quel point du disque. Cette rotation n’est pas assurée par un moteur, mais par un système d’aimant et bobine.

Vous savez sûrement qu’un fil traversé par un courant dévie l’aiguille d’une boussole. C’est parce que le courant électrique génère un champ magnétique sur lequel l’aiguille réagit. Et bien sachez que selon l’intensité du courant, le champ magnétique varie. Il est donc possible de dévier plus ou moins l’aiguille.

C’est le même principe qui est ici utilisé pour dévier plus ou moins la tête de lecture du disque dur : l’intensité du courant dans la bobine est variable et le bras de la tête de lecture peut donc se positionner n’importe où :

aimant-disque-dur-1.jpgaimant-disque-dur-2.jpg


L’aimant est celui qui fournit le champ magnétique, mais il a aussi un autre fonction : il protège le disque dur.

Quand le disque est à l’arrêt, la tête de lecture est au centre du disque. Lorsqu’il tourne, on a vu qu’il pouvait se déplacer au dessus du disque sans le toucher : la rotation des plateaux à 7200 tours par minute crée un vent qui soulève légèrement la tête de lecture (une centaine de nanomètres) au dessus du disque. L’écriture des données se fait donc à distance.

Ceci évite que la tête de lecture raye la surface fragile du disque.

Quand on coupe le courant, le disque s’arrête et la tête de lecture n’est pas plus maintenue dans les airs. Si on ne faisait rien, il s’écraserait sur le disque et en rayerait la surface et les données qui s’y trouvent.

La solution c’est d’utiliser l’aimant : lorsque le courant est coupé dans la bobine, le champ magnétique créé par cette dernière diminue puis s’arrête.
Quelques lois physiques (loi de Lenz-Faraday entre autre) s’occupent alors d’attirer très vite la bobine vers le pôle nord de l’aimant : la tête de lecture est donc envoyée au centre du disque où elle peut atterrir (il n’y a pas de données là où elle se pose).

C’est le petit « clic » entendu à l’extinction du disque dur : le bras avec la bobine est très vite poussé vers le pôle nord de l’aimant où un tout petit aimant le maintient en place.
Ceci évite ainsi qu’une coupure de courant ou que la mise hors-tension de l’ordinateur raye le disque dur.

L’aimant dans un disque dur est récupérable et est extrêmement puissant (faites gaffe à ne pas vous coincer les doigts, vraiment). Je n’ai pas de chiffres concernant sa puissance, mais un seul de ces aimants soulève facilement une boule de pétanque.

Vu que les disques durs, c’est cool, voici également quelques chiffres :
  • 7200 tours par minutes, c’est 120 tours par secondes. À cette vitesse, le bord du disque fuse à 121 km/h ;
  • Un disque 3,5 pouces de 1 To sur un plateau (de deux faces) contient 8'000 milliards de bits de données. Cela correspond à 8,2 millions de bits par millimètre-carré (ou un bit sur 125 nm²). C’est beaucoup, mais moins dense qu’une carte µSD de 16 Go (et il en existe de 64 Go) !

44 commentaires

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Briced a dit :

Sympa l'explication, me demandait justement comment le disque gérait une coupure de courant

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Bleiddwn a dit :
L’aimant dans un disque dur est récupérable et est extrêmement puissant (faites gaffe à ne pas vous coincer les doigts, vraiment).

On sent le vécu =D

Sinon j'adore ce genre d'article à un tel point :) On y apprend plein de choses, vraiment bravo :)

Autre chiffre intéressant. Si une roue de voiture avait la vitesse de rotation d'un plateau de disque dur, celle-ci foncerait à la vitesse de 860 km.h-1 .

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qwerty a dit :

C'est donc si simple ! et les SSD, ça marche comment ?

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Horyax a dit :
@qwerty : comme une clé USB :)
Mais en SATA.

@Le Hollandais Volant : j'aurais pas affirmer ça aussi rapidement :D.

Sinon article très intéressant Timo. Concernant l'arrête brutal sur un SSD, qui est tout aussi nuisible pour l'électronique et les cellules, certains modèles intègrent des "super-condensateur" permettant d’exécuter proprement les dernières opérations en cours...

Une belle photo d'un atterrissage de tête de lecture : http://www.lagribouille.com/photobook/photobook/2011_12_11.jpg

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Jojo a dit :

Moi ce qui m'étonne avec l'utilisation d'un champ magnétique, c'est la précision obtenue. Comment c'est possible ?
Ah et puis il y a 2 aimants, pour équilibrer le système !

Ps : et je confirme, pour séparer les deux aimants, ne pas le faire à la main mais utiliser un étau et une pince, ça fait moins mal aux doigts... :p

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iTux a dit :

Dommage que mon seul disque HS ait des vis TorX de aille non-standard :/

HS : Timo ton thème "flashouille" sur le troisième dégradé en partant du haut gauche de la page.

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Bleiddwn a dit :

@Jojo : Les lois de l'électromagnétisme sont très précises. Puis dans ce cas là, c'est un petit circuit, donc tu te places dans l'ARQS, tu considères que le champs magnétique se propage instantanément. Il te reste plus qu'à régler l'intensité au poil de cul près, et c'est gagné :)

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Jojo a dit :

@Bleiddwn : Oui mais là on parle de valeurs ridiculement petites dans un monde "imparfait". Perturbations, champ magnétique extérieur, vibration,... Comment tout cela ne décale pas un peu le bras qui "flotte". Dans mon esprit un bon vieux moteur est bien moins sensible à tout ça puisque bloqué mécaniquement.
Mais bon, ça marche comme ça depuis des décennies et des gus bien plus intelligents que moi ont déjà du se poser la question et y répondre :)

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Uzsini a dit :

/me a rangé son garage et bazardé une dizaine de disques durs sans savoir ça

FFUUUUUUUUUUUUU !!!!

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BenGamin a dit :

Oui enfin pour tempérer, le disque dur c'est de loin la pièce la plus sensible d'un ordi. Mais on trouve pas beaucoup mieux pour une exploitation à grande échelle dans le stockage des données.

Sinon on peut faire ça aussi : http://www.honteuxbidouillages.com/152/disque-dur-haut-parleur.html :)

Et oui les aimants sont très fort ! Bien que prévenu ça m'avait vraiment surpris.

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Bleiddwn a dit :

@Jojo : Pour le champs magnétique extérieur, le boitier du disque joue le rôle de cage de Faraday. Cela bloque tout ce qui est champs magnétiques extérieurs "mineurs" (Courant électrique, ondes wifi...). Après c'est sur si tu approches un aimant super puissant, ton HDD ne va pas aimer.

Pour ce qui est des vibrations, il faut voir ça comme un mécanique bien huilé. Le bras n'est que très peu flexible, et possède une inertie très faible. Il doit de plus y avoir un ingénieux système d'amortissement.
Après, tu donnes un coup violent dans ton disque dur, direction poubelle.

PS: Timo, je me permets de te le signaler ici, mais tu as écorché mon pseudo dans ta barre latérale :p

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Le Hollandais Volant a dit :

@Horyax : ah tu parle de l'extinction ou juste du principe ?
Ça reste de la mémoire flash non ?

@Bleiddwn : oui pour la cage de faraday : ça m'avait d'ailleurs surpris que le disque dur était sous tension, et suffisamment pour le sentir à la main.

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Le Hollandais Volant a dit :

@Jojo : les perturbations exterieures sont en effet supprimé par la cage de Faraday.

Après l'électronique est extrêmement précise, autant que la mécanique sinon plus pour des échelles si petites.

Le positionnement mécanique est utilisé dans le lecteur dvd.

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Guenhwyvar a dit :

Eh, c'est malin, quand même. Je croyais que c'était un système avec plus de mécaniques.

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Le Hollandais Volant a dit :

@Guenhwyvar : le problème du mécanique c'est que ça vibre et s'use beaucoup plus vite que du magnétique : il n'y a pas de pièces en contact, ni de frottements solides.

Et qui dit usure, dit aussi abrasage et poussière, ce qui est *très * mauvais pour la surface d'un disque dur : la moindre poussière est des dizaines voir des centaines de fois plus gros que la tête de lecture ou qu'un bit sur le disque.

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Charpy a dit :

@Horyax :

+1 pour la précaution importante à avoir lors de la manipulation de ses aimants. Il s'agit d'aimants en néodyme (je précise pour le clin d’œil à Timo que Z=60)Ne laissez pas un tel aimant à portée d'un enfant : s'il avale l'aimant, une montre ou tout objet métallique au contact du corps de l'enfant peut causer de graves dommages internes (estomac, intestin...). Attention aussi aux porteurs d'implants électroniques (défibrillateurs, stimulateurs cardiaque..)

Enfin, évitez d'approcher ce type d'aimant d'un autre disque dur, sous peine de tuer l'orientation des bits et de perdre vos données!

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Mescanefeux a dit :

Cette rotation n’est pas assurée par un moteur, mais par un système d’aimant et bobine.

bah je croyais qu'un moteur c'était justement ça un aimant et une bobine... ,-/

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Le Hollandais Volant a dit :

@Mescanefeux : Ah oui :D
Mais là c’est un bout de moteur si tu veux. Un peu comme un train magnétique : le bras de la tête de lecture se place où il veut en régulant son champ magnétique.

Mais tu as raison, d’un point de vue physique c’est exactement le même principe.

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blux a dit :

Et aussi dans le genre qu'on attendait pas forcément, il y a les plateaux du disque qui sont en verre ou en céramique (avec une couche magnétique), matières très peu sensibles aux variations de chaleur et donc à la déformation (qui fait des dégâts lorsque c'est du métal).
En fait, il y a tout un tas de trucs que l'on croit super-compliqués et qui fonctionnement simplement avec quelques lois physiques bien utilisées : les barrières des passages à niveau qui sont déjà penchées, comme ça, en cas de coupure de courant, Madame Gravité les fait descendre toutes seules pour protéger les voies... Les bloqueurs de ceintures de sécurité qui fonctionnement avec une bille, qui, si elle tourne trop vite (décélération brusque) sort de son logement et bloque le mouvement de ceinture...


@timo, pour ton article #5365, à propos des droits au supermarché, tu expliques qu'un maire est un OPJ. Ce n'est pas tout à fait exact, il n'est OPJ que dans les limites de sa commune, puisque le préfet lui octroie des droits de police en tant que premier magistrat. En dehors de sa commune, c'est un citoyen lambda.

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Klod a dit :

@Jojo : Bon.. on va reprendre le principe de fonctionnement, car l'explication est fausse.

un moteur "voice coil" comme présenté ici aura une force (dans ce cas un couple) qui dépend du courant de la bobine (relativement linéaire). On va donc varier ce courant, pour déplacer la tête dans un sens ou dans l'autre, mais aucun positionnement absolu n'est possible selon le courant (à part en butée). C'est les têtes de lectures, qui en plus de lire l'information retournent d'autres informations permettant de connaitre la position sur le disque, et permettent au tout de fonctionner. (et oui, il s'agit bien d'un moteur, pas dans la forme la plus connue, mais ca reste un moteur)

Pour le parcage en arrêt brutal, le disque dur utilise la vitesse de rotation pour produire l’énergie nécessaire au mouvement de parcage des têtes (ceci n'est pas le fonctionnement normal sur un arrêt système)

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AKD a dit :

J'ajouterais qu'il faut faire attention lors de l’aimantation : ses aimants, bien que puissants sont fragiles ! Et un éclat peut s'en dégager très vite. Il ne vaut mieux pas qu'il se loge dans l'oeuil de quelqu'un... vous y compris.

Sinon,je suis d'accord pour le petit "clic" à l’arrêt, mais l'un de mes disques (externe et neuf) en fait un petit quand je le "retire le volume sans risque" sous Ubuntu (puis j'actionne le bouton On/Off du disque) , mais si j’éteins le PC sans cela, je doit l'éteindre directement et là, il fait un gros clic (un peut aiguë) et j'ai l'impression que ses arrêts là sont comptabiliser dans les données smart du disque, ce qui fait que je me pose sérieusement la question sur la non dangerosité de ses arrêts "brutaux".

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Horyax a dit :

@Le Hollandais Volant : je parle en cas d'arrêt d'urgence, coupure de courant, crash du PC...

Pour la mémoire, oui c'est de la flash, plus précisément de la NAND flash, comme une clé jusque là. Après, mais je ne m'y connais pas assez pour rentrer dans le détail, je sais qu'on distingue deux grandes catégories de mémoire sur les SSD, ceux à base de SLC ou MLC. Plus exceptionnellement, du moins pas pour le grand public, il existe aussi des SSD à base de DRAM, donc au fonctionnement similaire à nos barrettes de mémoire. Par contre c'est plus cher (mais plus rapide) et ça suppose une alimentation constante.

Pour en revenir à la clef, c'est donc bien issu de la même famille, mais comme tu peux le voir, la mémoire ne semble pas tout à fait similaire. Le contrôleur diffère également. Je ne saurais en dire plus sans étudier la chose... Pour donner une explication simple, tu n'as surement pas tort mais c'est un gros raccourci. Je t'embête c'est tout :P

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Valentin a dit :

@iTux et aux autres: Pour venir à bout des vis torkx non normalisées/
Une mèche neuve et de bonne qualité, du diamètre de la vis. On perce la tête en oscillant légèrement l'axe de perçage pour centrer. Quand la tête tourne, c'est gagné.
Evidemment, faut y aller mollo.

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Le Hollandais Volant a dit :

@Valentin : perso j’utilise un tournevis plat avec la tête plate juste assez grande pour passer dans un des diamètres de l’étoile.

Sinon on peut aussi se servir d’une pince et s’en servir comme comme une clé plate pour les écrous, mais avec les vis. Par contre, gare aux pincements^^.

(Et naaan, ça n’est pas du vécu >_<. Okay, si j’avoue…)

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Valentin a dit :

@Timo. Oui, mais quand la vis elle est au fond d'un trou..Macache la pince...
Perso, j'arrivais pas à ouvrir une imprimante. Et ban je l'ai découpée au fer à souder pour atteindre la partie où le cochon de papier était allé se coincer. Opération réussie.
Et en prime, une belle ouie de refroidissement.
Non mais....

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iTux a dit :

@Valentin, merci pour l'astuce :)

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matheod a dit :

@blux : Tu peux détailler pour la ceinture ? Car j'ai du mal à saisir le fonctionnement exact et le peu de documentation que j'ai trouvé sur internet à ce sujet (à moins que ça porte un autre nom) m'ont semblé flou.
Merci

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blux a dit :

@matheod :
Lorsque tu tires sur ta ceinture, elle se déroule d'un axe/tambour. Solidaire de ce tambour, il y a une bille d'acier qui peut tourner librement (mais en synchro avec le tambour) dans un petit espace. Tant que la vitesse de déroulement est faible, la bille reste posée dans son logement et tourne sur elle-même. Mais dès que la vitesse de rotation est trop importante (tirage brusque de la ceinture), la bille se met à tourner très vite, sort de son logement (avec la force centrifuge) et va pousser un loquet qui va venir bloquer le tambour grâce généralement à une roue dentée fixée sur le tambour. La ceinture ne peut plus se dérouler, elle est bloquée, aucune action autre que celle de laisser s'enrouler la ceinture ne peut être entreprise. Si c'est le cas, la bille retombe dans son logement, le loquet de verrouillage se désengage et le système est de nouveau prêt à remplir son office. Il est intéressant de voir aussi que ce système fonctionne également en cas de tonneau (la bille sort de son logement toute seule) et en cas de décélération brutale, comme un 'prétensionneur'. C'est plus clair ?
Je viens de trouver ça :
http://nivaventure.free.fr/Texte/Divers/Ceinture_Securite/Ceinture_securite.htm
On voit très bien la bille sur plusieurs photos.

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Amaury a dit :

Bonjour,

Juste une petite question : curieux, j'ai récemment ouvert un disque dur (de portable), et si j'ai bien constaté tout ce qui concerne l'aimant & co., autre chose me surprend : la position de repos de la tête de lecture était l'exact opposé de celle indiquée : non pas au centre du disque, mais à côté, hors de ce dernier. Il y avait même un logement pour ça.

Donc : c'est simplement une autre gestion, ou bien est-ce une mauvaise compréhension de ma part ?


P.-S. À titre indicatif, au niveau des dates des commentaires, il y a systématiquement un « le » en trop : « le Hier à 10:08:13 », « le Mercredi 03 avril 2013 à 21:00:50 », « le Aujourd’hui à 21:28:24 », etc.

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Le Hollandais Volant a dit :

@Amaury : Salut !
C’est juste que c’est un autre disque dur. Toutes les marques/modèles ne sont pas les mêmes.

Après, le centre a l’avantage de permettre un lévitation de la tête plus facile au démarrage : le vent est généré directement dessous.
Si la tête est à l’extérieur du disque, ce n’est pas un soucis.

En fait, contrairement aux CD/DVD, le début du disque pour un disque dur est à l’extérieur : le bord se déplaçant plus vite (car plus éloigné de l’axe de rotation), les performances sont meilleures.

concernant le « le », oui j’ai constaté. Je vais le retirer.

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Amaury a dit :

@Le Hollandais Volant : Ok, merci pour la réponse :) . C'est donc simplement une autre manière de faire.

(P.-S. Le bug du « le » est toujours présent dans la prévisualisation d'un commentaire.)

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SYL a dit :

Très bon post. On avait fait un schéma sur ce lien qui illustre la distance entre les têtes de lecture et les plateaux magnétiques en comparaison avec un cheveu, une poussière et une empreinte digitale. Bon ça donne une idée de la précision et du niveau de technologie.

On compare aussi, en général, une tête de lecture, à un A380 qui vole à 2500Km/h à 1.5mm du sol.

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Swâmi Petaramesh a dit :

C'est complètement faux. Cela fait plus de 15 ans que les têtes de lecture n'atterrisent plus sur les disques à l'arrêt, ni au centre, ni ailleurs. Elles sont rangées sur un support sur le côté. Et ce n'est pas le magnétisme rémanent dans la bobine qui permet ce mouvement, mais la force inertielle du disque qui transforme à la perte d'alimentation son moteur en générateur de courant pendant les fractions de seconde nécessaires à un rangement "normalement motorisé" du bras sur son support (et verrouillage en position "parquée") avant l'arrêt de rotation du plateau.
Le nombre de fois où ceci s'est produit (perte de tension avant parquage du bras, et parquage d'urgence par cette méthode) est même enregistré dans les données SMART du disque. Paramètres SMART:
-192 Power-Off_Retract_Count (parquage des têtes en perte d'alimentation)
-193 Load_Cycle_Count (parquage des têtes en fonctionnement normal)

On lit bien des âneries, sur Internet...

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AKD a dit :

Okay !
Cela concorde avec ce qui arrive à mon disque dur. Merci Swâmi Petaramesh.
Est-ce dangereux pour le disque de s'arrêter comme ça ?

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Le Hollandais Volant a dit :

@Swâmi Petaramesh : hm, désolé mais tous les disques durs que j’ai ouvert (et ça en fait un petit paquet) avaient la tête de lecture bien au centre à l’arrêt, même quand je le faisais tourner une fois ouvert.

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Swâmi Petaramesh a dit :

@Le Hollandais Volant : ...ben tu n'as pas du en ouvrir depuis 2000, ou alors c'était de vieux Maxtor hors d'âge et d'usage.

Démonte n'importe quel disque raisonnablement récent, et tu trouveras la rampe de parquage des têtes sur le côté, comme sur un bon vieux tourne-disques...

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Swâmi Petaramesh a dit :

Tiens par exemple je vais sur LDLC.com et je chope sans chercher le premier disque de la liste: http://www.ldlc.com/fiche/PB00096302.html

Regarde la photo (clique dessus pour agrandir), les têtes sont visiblement parquées sur la rampe latérale (orange). Les têtes n'atterrissent pas au centre, non non non, plus depuis belle lurette, mon général.

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Swâmi Petaramesh a dit :

Casses-en un plus récent ! :-}

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AKD a dit :

^^

Une démo, une démo !

:p

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Kost-O a dit :

Salut à tous, j'ai du mal à saisir comment le disque dur arrive à "stopper" le magnétisme de l'aimant? Je veux dire par là qu'avec un aimant comme ça à l'intérieur , le disque dur ne devrait-il pas être aimanté??

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