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Démontage d'un disque dur
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Têtes de lecture, moteurs électrodynamiques, surfaces incroyablement lisses et traitement de signaux
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Saison 3 des vidéos de Engineerguy
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Un ordinateur est un outil puissant, mais il doit stocker des données correctement pour bien fonctionner, sinon il serait assez inutile, n'est-ce pas ?
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Ouvrons-le et regardons comment il stocke les données.
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Regardez : c'est magnifique.
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C'est un disque dur ordinaire, mais ses détails, bien sûr, sont extraordinaires.
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00:00:35,000 --> 00:00:38,000
Je suis sûr que vous connaissez les bases d'un disque dur :
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on y stocke les données sous forme binaire, des uns et des zéros.
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00:00:41,000 --> 00:00:43,000
Ce bras supporte une "tête"
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00:00:43,000 --> 00:00:45,000
qui est un électro-aimant qui se déplace au-dessus du disque
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00:00:45,000 --> 00:00:48,000
et soit écrit des données en changeant la magnétisation d'une section spécifique
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00:00:48,000 --> 00:00:50,000
du plateau, soit lit simplement les données
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00:00:50,000 --> 00:00:53,000
en mesurant la polarisation magnétique.
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00:00:53,000 --> 00:00:54,000
En principe, assez simple,
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00:00:54,000 --> 00:00:58,000
mais en pratique beaucoup d'ingénierie poussée.
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00:00:58,000 --> 00:01:02,000
Le principal soucis est d'être sûr que la tête peut précisément
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00:01:02,000 --> 00:01:03,000
et sans erreur
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00:01:03,000 --> 00:01:05,000
lire et écrire sur le disque.
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00:01:05,000 --> 00:01:08,000
La première chose est de se déplacer avec précision.
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00:01:08,000 --> 00:01:11,000
Pour positionner le bras, les ingénieurs utilisent un "actionneur à bobine mobile".
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00:01:11,000 --> 00:01:14,000
La base du bras se trouve entre deux puissants aimants.
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00:01:14,000 --> 00:01:17,000
Ils sont tellement puissants qu'il est assez difficile de le démonter.
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00:01:17,000 --> 00:01:18,000
Voilà.
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00:01:18,000 --> 00:01:20,000
Le bras bouge grâce à la force de Lorentz.
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00:01:20,000 --> 00:01:23,000
Faites passer un courant dans un câble plongé dans un champ magnétique
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00:01:23,000 --> 00:01:25,000
et le câble subira une force ;
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00:01:25,000 --> 00:01:28,000
inversez le courant et la force s'inversera aussi.
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00:01:28,000 --> 00:01:30,000
Lorsque le courant passe dans une direction dans la bobine,
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00:01:30,000 --> 00:01:34,000
la force créée par les aimants permanents fait bouger le bras dans ce sens,
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00:01:34,000 --> 00:01:36,000
inversez le courant et il bouge dans l'autre sens.
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00:01:36,000 --> 00:01:39,000
La force exercée sur le bras est directement proportionnelle au courant
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00:01:39,000 --> 00:01:40,000
à travers la bobine, ce qui permet de
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00:01:40,000 --> 00:01:43,000
positionner le bras précisément.
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00:01:43,000 --> 00:01:45,000
Contrairement aux systèmes mécaniques,
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00:01:45,000 --> 00:01:49,000
l'usure est minimale et ce n'est pas sensible aux changements de température.
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00:01:49,000 --> 00:01:53,000
Au bout du bras se trouve l'élément le plus crucial : la tête.
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00:01:53,000 --> 00:01:57,000
En gros, c'est une pièce de matériaux ferromagnétique entourée par un câble.
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00:01:57,000 --> 00:01:59,000
Lorsqu'elle passe au-dessus des sections magnétisées du plateau,
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00:01:59,000 --> 00:02:02,000
elle mesure les changements de direction des pôles magnétiques.
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00:02:02,000 --> 00:02:06,000
Souvenez-vous de la Loi de Faraday : un changement du champ magnétique
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00:02:06,000 --> 00:02:08,000
induit une tension dans une bobine placée à proximité.
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00:02:08,000 --> 00:02:10,000
Ainsi, lorsque la tête passe au-dessus d'une section où la polarité
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00:02:10,000 --> 00:02:14,000
a changé, elle enregistre un pic de tension.
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00:02:14,000 --> 00:02:16,000
Les pics - négatifs ou positifs - représentent un "un"
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00:02:16,000 --> 00:02:19,000
et lorsqu'il n'y a pas de pic de tension, cela représente un "zéro".
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00:02:19,000 --> 00:02:22,000
La tête est incroyablement proche de la surface du disque
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00:02:22,000 --> 00:02:25,000
100 nanomètres dans les vieux modèles,
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00:02:25,000 --> 00:02:27,000
mais moins de 10 nanomètres dans les modèles les plus récents.
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00:02:27,000 --> 00:02:30,000
La tête étant plus proche des disques, son champ magnétique
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00:02:30,000 --> 00:02:32,000
couvre une plus petite surface, permettant de placer plus de
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00:02:32,000 --> 00:02:35,000
secteurs d’information sur la surface du disque.
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00:02:35,000 --> 00:02:38,000
Pour conserver cette hauteur critique, les ingénieurs utilisent une méthode ingénieuse :
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00:02:38,000 --> 00:02:41,000
la tête "flotte" au-dessus du disque.
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00:02:41,000 --> 00:02:44,000
Vous voyez, lorsque le disque tourne, il forme une couche d'air
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00:02:44,000 --> 00:02:48,000
qui passe sous la tête à plus de 80mph (130km/h) sur les bords du disque.
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00:02:48,000 --> 00:02:52,000
La tête repose sur un "slider" dont l'aérodynamique a été étudiée pour flotter au-dessus du plateau.
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00:02:52,000 --> 00:02:56,000
Le génie de cette technologie est qu'elle induit elle-même les corrections :
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00:02:56,000 --> 00:03:01,000
si une perturbation déplaçait le slider trop haut, il retourne seul là où il flotte et devrait se trouver.
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00:03:01,000 --> 00:03:04,000
Cependant, puisque la tête est si proche de la surface du disque
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00:03:04,000 --> 00:03:07,000
le plus faible résidu de particules pourrait endommager le disque et causer des pertes de données.
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00:03:07,000 --> 00:03:11,000
Pour éviter cela les ingénieurs placent ce filtre dans le flot d'air ;
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00:03:11,000 --> 00:03:14,000
il retient les petites particules qui se serait arrachées du plateau.
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00:03:14,000 --> 00:03:18,000
Pour que la tête flotte toujours à la bonne hauteur le plateau est incroyablement lisse :
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00:03:18,000 --> 00:03:23,000
typiquement ce plateau est si lisse qu'il a une variation de surface d'environ un nanomètre.
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00:03:23,000 --> 00:03:26,000
Pour vous donner une idée de à quel point c'est lisse, imaginons que cette section soit agrandie
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00:03:26,000 --> 00:03:31,000
à la taille d'un terrain de football - américain ou international -
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00:03:31,000 --> 00:03:35,000
les "bosses" à sa surface auraient une hauteur moyenne d'environ 3 centièmes de pouce (0,75mm).
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00:03:35,000 --> 00:03:38,000
L'élément clé du plateau est sa couche magnétique,
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00:03:38,000 --> 00:03:41,000
faite en cobalt - parfois mélangé à du platine ou du nickel.
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00:03:41,000 --> 00:03:43,000
Ce mélange de métaux a un fort champ coercitif,
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00:03:43,000 --> 00:03:50,000
ce qui signifie qu'il conservera sa magnétisation - et donc les données - jusqu'à ce qu'il soit exposé à un autre puissant champ magnétique.
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00:03:50,000 --> 00:03:52,000
Une dernière chose que je trouve vraiment astucieuse :
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00:03:52,000 --> 00:03:57,000
grâce à un peu de magnétique, on peut stocker jusqu'à 40 pourcents d'informations supplémentaires sur le disque.
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00:03:57,000 --> 00:04:04,000
Considérons cette séquence de pôles magnétiques sur la surface du disque : 0-1-0-1-1-1.
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00:04:04,000 --> 00:04:06,000
Un passage de la tête révèlerait ces pics de tension,
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00:04:06,000 --> 00:04:09,000
positifs ou négatifs pour les "un".
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00:04:09,000 --> 00:04:13,000
Nous pourrions facilement les distinguer de, par exemple, cette séquence similaire.
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00:04:13,000 --> 00:04:16,000
Si nous les comparons, elles diffèrent clairement.
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00:04:16,000 --> 00:04:20,000
Les ingénieurs, pourtant, travaillent toujours à placer de plus en plus de données dans un disque dur.
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00:04:20,000 --> 00:04:22,000
Un des moyens utilisés est de réduire la taille des domaines magnétiques,
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00:04:22,000 --> 00:04:25,000
mais regardez ce qui arrive aux pics de tension lorsque nous faisons ça.
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00:04:25,000 --> 00:04:28,000
Pour chaque séquence, les pics des "un" se recouvrent et
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00:04:28,000 --> 00:04:30,000
se superposent, donnant un signal "flou".
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00:04:30,000 --> 00:04:33,000
En fait, les deux séquences ont l'air vraiment similaires maintenant.
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00:04:33,000 --> 00:04:37,000
En utilisant une technique appelée "Partial Response Maximum Likelihood" (probabilité maximale de réponse partielle), les ingénieurs ont développé
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00:04:37,000 --> 00:04:40,000
des codes sophistiqués qui peuvent recevoir un signal obscur comme celui-ci,
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00:04:40,000 --> 00:04:45,000
générer les séquences qu'il pourrait représenter et ensuite choisir la plus probable.
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Comme toute technologie ayant fait ses preuves, on ne pense plus aux disques durs dans notre vie de tous les jours,
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jusqu'à ce que quelque chose se passe mal.
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00:04:51,000 --> 00:04:53,000
Je suis Bill Hammack, l'engineerguy.