Cours sur le Disque Dur
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6.  Formatage du disque.


II existe en principe deux types de formatage. Le formatage:

Lorsque vous formatez une disquette à l'aide de la commande FORMAT de DOS, cette commande effectue ces deux types de formatage simultanément. Pour formater un disque dur, en revanche, vous devez effectuer chaque formatage séparément.

Vous devrez de surcroît procéder à une troisième manœuvre entre chaque formatage, durant laquelle les informations sur le partitionnement seront écrites sur le disque.

Vous devez partitionner le disque dur lorsque vous souhaitez l'utiliser avec plusieurs systèmes d'exploitation. En séparant les formats physiques d'une manière identique à chaque fois, indépendamment du système d'exploitation utilisé et du formatage de haut niveau (qui serait différent pour chaque système d'exploitation), vous pourrez utiliser plusieurs systèmes d'exploitation sur un seul et même disque dur.

Le partitionnement permet en effet à plusieurs types de systèmes d'exploitation d'utiliser le même disque dur ou à un seul et même système d'exploitation DOS d'utiliser ce disque sous forme de plusieurs volumes ou lecteurs logiques. Un volume ou lecteur logique est un élément auquel DOS attribue une lettre.Le formatage s'effectue en trois étapes:



6.1  Formatage de bas niveau.


Durant le formatage de bas niveau, les pistes du disque sont divisées en un nombre donné de secteurs. Le formatage de bas niveau consiste à enregistrer le préfixe et le suffixe de chaque secteur ainsi que les écarts d'intersection et les écarts entre les pistes. Sur les anciens disques, le formateur de bas niveau réalisait également un réalignement des têtes.

Le seul cas de figure ou l'utilisateur doit faire un formatage de bas niveau, c'est lorsqu'il obtient, après un formatage de haut niveau, des secteurs defectueux sur son disque.

La zone de données de chaque secteur contient une valeur d'octet factice ou un modèle de test de valeurs. Sur les disquettes, le nombre de secteurs enregistrés sur chaque piste dépend du type de disquette et de lecteur. Sur les disques durs, le nombre de secteurs par piste dépend du disque dur et de l'interface contrôleur.Le contrôleur original ST-506/412 MFM disposait toujours de 17 secteurs par piste sur un disque.

Les contrôleur ST-506/412 qui utilisent le système de codage RLL (Run Lenght Limited) permettent de porter ce nombre à 25 ou 26.

La quasi-totalité des disques durs IDE et SCSI utilisent une technique appelée "enregistrement par zone", qui écrit un nombre variable de secteurs par piste. Les pistes situées à la périphérie contiennent davantage de secteurs que celles situées à l'intérieur car elles sont plus longues. Du fait des limites du BIOS des PC, ces disques durs doivent néanmoins se comporter comme s'ils avaient un nombre fixe de secteurs par piste.

L'ordinateur utilise des algorithmes de conversion contenus dans le contrôleur.

Il existe un formateur de bas niveau pour disque IDE sur le site : ftp://ftp.univ-lille1.fr/pub/vendor/abit/utilities/loformat.exe
RAPPEL :
Le seul cas de figure ou l'utilisateur doit faire un formatage de bas niveau, c'est lorsqu'il obtient, après un formatage de haut niveau, des secteurs defectueux sur son disque. Si vous avez un virus de boot utilisez un antivirus !!! au pire démarrez sur une disquette DOS et faire un fdisk /MBR.


6.2  Enregistrement par zone.


Pour accroître la capacité d'un disque dur, il est possible de formater davantage de secteurs sur les cylindres situés près du bord extérieur que sur les cylindres situés à l'intérieur.

Les cylindres extérieurs ayant une circonférence plus importante, ils peuvent contenir davantage de données. Les lecteurs qui n'utilisent pas l'enregistrement par zone stockent la même quantité de données sur chaque cylindre bien que les cylindres extérieurs puissent être deux fois plus longs que les cylindres intérieurs.

II s'ensuit un gaspillage d'espace de stockage puisque la surface enregistrable du disque doit être capable d'assurer un stockage fiable sur la base de la densité permise par les cylindres situés vers le centre.

Sur les disques durs ST-506/412 et ESDI le nombre de secteurs par piste était malheureusement fixe et la capacité des lecteurs était par conséquent limitée par la capacité de densité de la piste située la plus à l'intérieur (et par conséquent la plus courte).

L'enregistrement par zone découpe les cylindres en groupes qui portent le nom de zones, le nombre de secteurs des pistes successives étant de plus en plus important au fur et à mesure que l'on s'éloigne du centre pour se rapprocher de la périphérie. Tous les cylindres d'une zone donnée comptent le même nombre de secteurs par piste et le nombre de zones varie selon le type de disque, mais la plupart des disques comportent au moins dix zones.

L'enregistrement par zone permet également d'accroître de manière plus ou moins sensible la vitesse de transfert selon les données contenues par les zones puisque le disque dur comporte davantage de secteurs à la périphérie et que sa vitesse de rotation demeure identique.Les disques durs pourvus d'un contrôleur séparé ne pouvaient utiliser l'enregistrement par zone car il n'existait pas de moyen de communication standard permettant au disque dur de transmettre au contrôleur les informations relatives aux zones.

Avec l'apparition des disques SCSI et IDE, il est devenu possible de formater chaque piste avec des numéros de secteurs différents puisque ces disques comportent un contrôleur intégré qui leur permet de connaître parfaitement les différents types de zones utilisées.

Le contrôleur intégré doit ensuite convertir les numéros de cylindres, de têtes et de secteurs physiques en nombres de cylindres, de têtes et de secteurs logiques pour que le disque donne l'impression de comporter le même nombre de secteurs par piste sur toute sa surface.

Le BIOS du PC ne peut en effet traiter qu'un seul nombre de secteurs spécifiques par piste pour l ‘ensemble du disque dur et les disques durs qui utilisent l'enregistrement par zone doivent par conséquent être placés sous le contrôle de ce mode de conversion de secteurs.

L'enregistrement par zone a permis aux fabricants d'accroître la capacité des disques durs de 20 à 50 % par rapport au mode d'enregistrement qui repose sur un nombre de secteurs par piste fixe.

6.3  Partitionnement d'un disque.


Il permet de diviser le disque dur en plusieurs zones appelées partitions pouvant chacune contenir leur propre système d'exploitation. Les systèmes d'exploitation actuels utilisent trois types de systèmes de fichiers:


6.3.1  La FAT.


La FAT (File Allocation Table) est un système de fichiers utilisé par DOS, OS/2, Windows 3.x et 95 et NT. La table d'allocation des fichiers est une structure contenant la liste des clusters utilisés et non utilisés. Elle contient également l'adresse des fichiers utilisés, c'est à dire le numéro du premier cluster qu'ils utilisent. Cette table est dupliquée afin de protéger les données.

La structure d'un volume est constitués :

  • D'un secteur de boot aussi appelé Master Boot Record ( MBR) contenant la structure de l'unité physique. C'est à dire le nombre de partition, leur taille, leur type ( principale ou étendue) et le nombre d'unités logiques avec leur taille.
  • La premiere table d'allocation de fichier.
  • Une ou plusieurs copies de la table d'allocation de fichier.
  • Le répertoire racine avec le nom de volume.
  • La zone de données pour les fichiers et les sous répertoires.
    •

    Lorsque l'on crée un fichier ou un sous répertoire, les informations relatives à cette création sont stockées dans le répertoire racine sous la forme d'une structure contenant le nom et la taille du fichier, la date et l'heure de sa dernière modification, le numéro de cluster de départ et l'attribut ( Archive, Caché, Système ...)

    Les segments de la FAT acceptent des noms de fichiers pouvant comprendre jusqu'à 11 caractères (8 caractères pour le nom plus 3 caractères pour l'extension). Cette FAT dit FAT 16 bits ne permet d'adresser qu'un volume de 2 Go au maximum ( 216 * 32768 ).

    Microsoft, avec la dernière version de Windows 95 4.0.0.1111 a développé une FAT 32 bits qui permet théoriquement de gérer au maximum des partitions de 128 To et d'autoriser des noms de fichiers de 256 caractères. Voir le chapitre 3 pour plus de détails.

    ATTENTION : Bien que le système de fichier permette de gérer des partitions de 128 To, cela ne signifie pas que vous pouvez créer des partitions de cette taille. En effet, ce n'est qu'à partir des interfaces ATA/133 que l'on a put gérer des disques de plus de 128 Go. Voir le cours sur les interfaces.

    6.3.2  Le HPFS.


    Le HPFS (High Performance File System) est un système de fichiers comparable à celui d'UNIX. C'est le système de fichier utilisé par OS/2. Il est également supporté par les premières versions de Windows NT. Les applications DOS fonctionnant sous OS/2 ou Windows NT peuvent accéder aux fichiers des segments HPFS, ce qui n'est pas possible directement depuis DOS. La longueur des noms de fichiers peut atteindre 256 caractères et la taille de chaque volume peut atteindre 8 Go.

    Contrairement au système FAT, le HPFS trie les répertoire sur la base des noms de fichier et utilise une structure plus efficace pour organiser les répertoires. L'accès au fichier est plus rapide qu'en FAT.

    Contrairement a la FAT, HPFS n'utilise pas de cluster. Son unité de base est un secteur de 512 octets. Les données sont organisées sous la forme de volume d'une taille de 8 Mo séparés par 4 secteurs. Ce qui permet à la tête de lecture de se positionner plus rapidement. En effet sa référence est la bande courante et non la piste 0.

    6.3.3  Le NTFS.


    Le NTFS (New Technologie File Système) est un système de fichiers comparable à celui d'UNIX. Il n'est accessible que sous Windows NT, mais microsoft devrait prochainement sortir des pilotes permettant d'accéder au NTFS depuis OS/2.

    DOS ne peut pas accéder à NTFS, contrairement aux applications DOS qui fonctionnent sous Windows NT. La longueur des noms de fichiers peut atteindre 256 caractères et la taille maximale d'un volume est de 16 Eo ( Exa-Octect = 1 073 741 824 Go ). La partition système est cependant limitée entre 2 Go et 4 Go avec des Compaq.

    NTFS utilise une grande quantité d'espace pour stocker les structures du système. Il est donc conseillé de ne l'utiliser qu'avec des volumes supérieurs à 400 Mo. NTFS dispose d'une table des fichiers la MFT ( Master File Table ). NTFS stocke plusieurs copie des parties critique de cette table, ce qui permet de récupérer facilement des données.

    NTFS utilise des clusters pour stoker ses données. Mais contrairement à la FAT la taille des clusters n'est pas liée à celle du volume et peut être inférieur à la taille d'un seteur (512 octets). On a donc une faible fragmentation des fichiers. Par contre lorsque les clusters ne sont pas contigus on a une légère réduction des performances par rapport à la FAT. En contrepartie de cette légère baisse de performence, NTFS peut gérer la réparation automatique des secteurs défectueux. En effet dès qu'ils sont détecté et signalés, NTFS les supprimes de la liste des secteurs utilisables par le système.

    Il se peut que les fonctions du NTFS soient intégrées, à l'avenir, à Windows 95.

    Il existe d'autres type de partition comme celles de NetWare de Linux Ext2 et celle d'UNIX

    De ces trois systèmes de fichiers, le système FAT est de loin le plus répandu (et le plus recommandé). Le principal problème posé par le système de fichiers FAT est que l'espace du disque est utilisé sous forme de groupes de secteurs appelés unités d'allocation ou clusters. Sur les volumes importants, la taille la plus importante nécessaire pour les clusters provoque une mauvaise utilisation de l'espace disque.

    Le HPFS et le NTFS organisent toujours l'espace disque sous forme d'incréments de secteurs et ils n'entraînent par conséquent pas de gaspillage d'espace lorsque les volumes sont importants.Le système de fichiers FAT est le plus recommandé pour des raisons de compatibilité. Ainsi existe-t-il actuellement très peu d'applications compatibles avec les noms de fichiers longs possibles sous les systèmes de fichiers HPFS et NTFS. Tous les systèmes d'exploitation sont capables d'accéder aux volumes du système de fichiers FAT.

    Les structures de fichiers et les procédures de récupération de données sont par ailleurs très connues. Sous les systèmes HPFS et NTFS, il peut être difficile, voire impossible de récupérer les données, et il est alors impératif de disposer de sauvegardes sur support externe fiables. Durant le partitionnement, et ceci quel que soit le type de système de fichiers utilisé, le logiciel de partitionnement écrit un programme de démarrage spécial et une table de partition sur le premier secteur, appelé indifféremment "secteur amorce de partition principale" (MBS) ou "enregistrement amorce de partition principale" ( MBR = Master Boot Record ).

    6.4  Formatage de haut niveau.


    Durant le formatage de haut niveau, le système d'exploitation (DOS, OS/2 ou Windows NT) écrit les structures nécessaires pour gérer les fichiers et les données.

    Les partitions du système de fichiers FAT comportent un secteur amorce de volume (VBS), une table d'allocation des fichiers (FAT) ainsi qu'un répertoire racine pour chaque lecteur logique.

    Ces structures de données permettent au système d'exploitation de gérer l'espace du disque et de cartographier l'emplacement des fichiers. Ils peuvent même gérer les zones défectueuses de façon à ce qu'elles ne provoquent pas de problèmes.

    Le formatage de haut niveau n'est pas un véritable formatage. II correspond à la création d'une table des matières du disque. Lors d'un formatage de bas niveau, qui correspond au mode de formatage réel, les pistes et les secteurs sont écrits sur le disque.

    Comme cela a été mentionné précédemment, la commande FORMAT de DOS peut effectuer tant un formatage de bas niveau qu'un formatage de haut niveau lorsqu'elle s'applique à une disquette mais elle ne permet d'effectuer qu'un formatage de haut niveau sur un disque dur.

    Pour effectuer un formatage de bas niveau sur un disque dur, vous aurez besoin d'un utilitaire généralement fourni par le fabricant du contrôleur de disque.

     
    


    
  
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