How do hard drives work? - Kanawat Senanan

Traducteur: Claire Ghyselen Relecteur: gilles damianthe

Imagine an airplane flying one millimeter above the ground

Imaginez un avion voler un millimètre au-dessus du sol,

and circling the Earth once every 25 seconds

accomplir une révolution autour de la Terre toutes les 25 secondes,

while counting every blade of grass.

tout en comptant chaque brin d'herbe.

Shrink all that down so that it fits in the palm of your hand,

Réduisez l'échelle pour que tout tienne dans la paume votre main.

and you'd have something equivalent to a modern hard drive,

Vous obtenez quelque chose d'équivalent au disque dur moderne,

an object that can likely hold more information than your local library.

un objet qui peut contenir davantage d'informations que votre bibliothèque.

So how does it store so much information in such a small space?

Comment est-ce possible d'emmagasiner tant de données sur un espace si réduit ?

At the heart of every hard drive is a stack of high-speed spinning discs

Au cœur de chaque disque dur,

on trouve un ensemble de disques qui tournent très rapidement,

with a recording head flying over each surface.

et équipés d'une tête de lecture qui survole chacun.

Each disc is coated with a film of microscopic magnetised metal grains,

Chaque disque est recouvert d'un film

formé par des grains de métal magnétisés microscopiques.

and your data doesn't live there in a form you can recognize.

Vos données n'y sont pas enregistrées sous une forme compréhensible.

Instead, it is recorded as a magnetic pattern

Elles sont stockées sous forme de motif magnétique

formed by groups of those tiny grains.

constitué par des paquets de ces petits grains.

In each group, also known as a bit,

Au sein de chaque paquet, connu sous le nom de bit,

all of the grains have their magnetization's aligned

tous les grains sont polarisés magnétiquement,

in one of two possible states,

dans un des deux états possibles,

which correspond to zeroes and ones.

correspondant à 0 et 1.

Data is written onto the disc

Les données sont gravées sur le disque

by converting strings of bits into electrical current

en convertissant les chaînes de bits en courant électrique

fed through an electromagnet.

produit par un électroaimant.

This magnet generates a field strong enough to change the direction

Cet aimant génère un champ suffisant

pour changer l'orientation du champ magnétique de chaque bit.

of the metal grain's magnetization.

Once this information is written onto the disc,

Quand l'information est gravée sur le disque,

the drive uses a magnetic reader to turn it back into a useful form,

le pilote utilise un lecteur magnétique pour les rendre utilisables,

much like a phonograph needle translates a record's grooves into music.

à l'instar de l'aiguille d'un phonographe

traduisant les sillons d'un disque en musique.

But how can you get so much information out of just zeroes and ones?

Comment peut-on obtenir autant d'informations avec des 0 et des 1 ?

Well, by putting lots of them together.

En associant un grand nombre d'entre eux.

For example, a letter is represented in one byte, or eight bits,

Par exemple, une lettre est représentée par un octet, soit, 8 bits.

and your average photo takes up several megabytes,

Une photo nécessite plusieurs méga-octets,

each of which is 8 million bits.

chacun comptant 8 millions de bits.

Because each bit must be written onto a physical area of the disc,

Comme chaque bit doit être inscrit sur une partie physique du disque,

we're always seeking to increase the disc's areal density,

nous cherchons par tous les moyens à augmenter la densité surfacique du disque

or how many bits can be squeezed into one square inch.

c'est-à-dire à insérer le plus grand nombre possible de bits par cm².

The areal density of a modern hard drive is about 600 gigabits per square inch,

La densité d'un disque dur moderne avoisine 100 gigabits par cm².

300 million times greater than that of IBM's first hard drive from 1957.

C'est plus grand que le premier disque dur fabriqué par IBM en 1957

par un facteur de 300 millions.

This amazing advance in storage capacity

Cette évolution extraordinaire dans la capacité de stockage

wasn't just a matter of making everything smaller,

n'a pas été seulement une question de miniaturisation.

but involved multiple innovations.

Elle a requis de nombreuses innovations.

A technique called the thin film lithography process

Une technique appelée processus de lithographie sur film fin,

allowed engineers to shrink the reader and writer.

a permis aux ingénieurs de réduire la taille du lecteur et du graveur.

And despite its size, the reader became more sensitive

En dépit de sa taille, la sensibilité du lecteur a augmenté

by taking advantage of new discoveries in magnetic and quantum properties of matter.

en exploitant les découvertes

sur les propriétés magnétiques et quantiques de la matière.

Bits could also be packed closer together thanks to mathematical algorithms

On a aussi réduit l'espace entre les bits grâce à des algorithmes mathématiques

that filter out noise from magnetic interference,

qui filtrent les bruits provoqués par les interférences magnétiques

and find the most likely bit sequences from each chunk of read-back signal.

et trouve les séquences de bits les plus probables

pour chaque fragment de signal en lecture.

And thermal expansion control of the head,

Un meilleur contrôle de la dilatation thermique du lecteur,

enabled by placing a heater under the magnetic writer,

grâce à un système de thermo-régulation placé sous le graveur magnétique,

allowed it to fly less than five nanometers above the disc's surface,

permet une navigation précise du graveur, à moins de 5 nanomètres,

about the width of two strands of DNA.

soit l'équivalent de deux brins d'ADN.

For the past several decades,

Ces dernières décennies,

the exponential growth in computer storage capacity and processing power

la croissance exponentielle de la capacité de stockage et de calcul

has followed a pattern known as Moore's Law,

a suivi la Loi de Moore.

which, in 1975, predicted that information density would double every two years.

Moore a prédit en 1975 que la densité des données doublerait tous les deux ans.

But at around 100 gigabits per square inch,

Mais lorsque la densité atteint 15 gigabits par cm²,

shrinking the magnetic grains further or cramming them closer together

continuer de miniaturiser ou d'entasser les grains magnétiques

posed a new risk called the superparamagnetic effect.

pose un nouveau risque, appelé le superparamagnétisme.

When a magnetic grain volume is too small,

Quand le volume d'un grain magnétique est trop petit,

its magnetization is easily disturbed by heat energy

sa polarisation est facilement influencée par la température

and can cause bits to switch unintentionally,

et provoquer un changement spontané des bits,

leading to data loss.

et donc mener à une perte des données.

Scientists resolved this limitation in a remarkably simple way:

Les scientifiques ont trouvé une solution remarquablement simple :

by changing the direction of recording from longitudinal to perpendicular,

en changeant la direction de gravure du sens longitudinal à perpendiculaire.

allowing areal density to approach one terabit per square inch.

Ça a permis d'augmenter la densité à près de 150 mégabits par cm².

Recently, the potential limit has been increased yet again

Récemment, la limite a de nouveau été repoussée

through heat assisted magnetic recording.

grâce à l'enregistrement magnétique assisté par chaleur.

This uses an even more thermally stable recording medium,

Ce système utilise un moyen thermique plus stable

whose magnetic resistance is momentarily reduced

dont la résistance magnétique est réduite temporairement

by heating up a particular spot with a laser

en chauffant localement le plateau avec un laser

and allowing data to be written.

permettant la gravure des données.

And while those drives are currently in the prototype stage,

Bien que ces lecteurs soient actuellement en cours de prototypage,

scientists already have the next potential trick up their sleeves:

les scientifiques travaillent déjà sur la génération suivante :

bit-patterned media,

le « substrat structuré ».

where bit locations are arranged in separate, nano-sized structures,

Les bits sont isolés dans des cellules séparées de taille nanoscopique.

potentially allowing for areal densities of twenty terabits per square inch

Cela devrait permettre d'atteindre une densité de 3 térabits par cm²,

or more.

voire davantage.

So it's thanks to the combined efforts of generations of engineers,

C'est grâce aux efforts combinés de plusieurs générations d'ingénieurs,

de scientifiques des sciences des matériaux,

material scientists,

and quantum physicists

et de physiciens quantiques

that this tool of incredible power and precision

que cet engin de haute précision peut tourner dans le creux de votre main.

can spin in the palm of your hand.