Hitachi

La génération actuelle chez Hitachi est basée sur les 7K250, une gamme de disques s’étendant de 40 Go à 250 Go. Elle intègre des plateaux de 80 Go ainsi que 8 Mo de cache pour les déclinaisons S-ATA, à l’instar des autres constructeurs. La densité de pistes varie légèrement suivant les modèles, entre 34 251/cm et 36 811/cm suivant le nombre de plateaux (afin d’arriver à 250 Go avec seulement 3 plateaux).

En Mars 2004, Hitachi a également annoncé un nouveau disque à la capacité record, le 7K400. Techniquement, il s’agit en fait d’un 7K250 « 400 Go », dans la mesure où ses spécifications techniques restent les mêmes, sauf peut-être au niveau de la nuisance sonore qui passe à 31 dBa en Idle contre 30 dBa pour un 7K250 250 Go. Avec ses 5 plateaux de 80 Go (soit deux de plus que le 7K250 250 Go), ce disque introduit un certain nombre d’améliorations rendant possible une telle densité d’informations.

Par exemple, l’axe du moteur des plateaux est renforcé à ses deux extrémités, permettant une meilleure stabilité pour la rotation des cinq plateaux. On note également un système de protection contre les vibrations, soit disant justifié lors d’utilisation dans des arrays de plusieurs disques. Ce système permet d’améliorer les performances en compensant au niveau du déclencheur (cf section NCQ), les vibrations mesurées par deux détecteurs. La tête a alors moins de chance de perdre sa piste. Il reste que si ce système semble efficace une fois le disque dans un shaker, nous sommes plus dubitatifs sur son intérêt réel dans un PC de salon par exemple.

En outre, le 7K400 représente la cinquième génération de disque à utiliser un mécanisme retirant les têtes de lecture de la surface des plateaux lors de l’extinction du disque. Lors du démarrage, les têtes attendent qu’une certaine vitesse de rotation des plateaux soit assurée avant de se repositionner sur le disque. Tout ceci est fait afin d’éviter un contact physique entre la tête et le plateau, et cela est d’autant plus nécessaire sur les disques actuels que l’augmentation de la densité d’information (oui, toujours elle) a pour effet de diminuer de plus en plus la distance séparant la tête du plateau. Aujourd'hui, cette distance est de l'ordre de 0,3 µm. Dans le cas d’une panne de courant, l’énergie nécessaire au déplacement de la tête est récupérée à partir de la rotation des plateaux (dont l’inertie n’est pas négligeable), ce qui est plutôt malin.

Enfin, par sa capacité, ce disque se destine soit au nearline, soit aux environnements audio/vidéo (enregistreur numérique). Aussi, ce disque est le seul de ce comparatif à bénéficier des ‘Streaming Feature Set’.

Streaming Feature Set

Si les périphériques audio/video rencontrent de plus en plus de succès, les disques durs qu’ils utilisent restent conçus à la base pour un environnement PC. Afin d’améliorer le comportement des disques destinés à ces usages, l’ATA/ATAPI-7 intègre un jeu d’outils destinés à améliorer le streaming :

• Streaming Performance Log : prévoir la vitesse du disque dur


• Error Recovery Time Limits : prévenir les délais causés par la correction d’une erreur


• Continuous Read/Write Controls : retourner des données partiellement exactes


• Streaming Error Logs : réduire les délais de correction d’une erreur


• Configure Stream Command : permettre une meilleure gestion de la mémoire cache

Afin de saisir l’origine de ces fonctionnalités, il est nécessaire de comprendre que les impératifs des applications audio/vidéo n’ont pas grand-chose à voir avec les impératifs en informatique.

En informatique, la règle veut que la fiabilité des données soit primordiale, et qu’en cas d’erreur il vaille mieux attendre plus longtemps pour être sûr des données lues ou écrites. En revanche, si l’on considère par exemple la lecture d’un flux sonore ou l’enregistrement de vidéos, il est clair qu’en cas d’erreur il sera moins pire d’avoir un flux légèrement erroné plutôt que de l’interrompre et d’introduire ainsi un délai.

Streaming Performance Log

Les délais séparant la commande de lecture que reçoit un disque, de l’envoi effectif des informations, ont plusieurs origines. On peut citer le temps que met la tête de lecture à se positionner sur la bonne piste, puis l’attente pour que l’angle de rotation du plateau amène le début des données sous la tête (les plateaux tournants à vitesse constante de 7200 rpm). Puis il y a la lecture. Et si les données requises sont trop grandes pour tenir sur une piste, la tête perd encore du temps pour passer de la fin de la piste au début de la piste suivante (le ‘skew’). Dans le cas où une erreur de lecture se produit, le disque va être capable de la détecter grâce à un code de correction d’erreur situé à la fin de chaque secteur. Dans ce cas, le disque va relire les données, introduisant un gros délai.

Tous ces délais font que le débit d’informations d’un disque n’est pas constant, ce qui devient gênant dans le cadre d’applications audio/vidéo. Ainsi, le Streaming Feature Set va introduire une table décrivant les performances du disque par zones, y compris le temps moyen de positionnement de la tête de lecture d’une piste à une autre. Ainsi, le système audio/vidéo va être en mesure d’estimer le temps nécessaire pour atteindre telle piste, et le temps nécessaire pour lire ou écrire une donnée. Dans la plupart des cas, le débit d’un disque est largement suffisant pour les flux de données multimedia demandés, autorisant l’établissement de plusieurs flux simultanés.

Error Recovery Time Limits

Des contrôles sont implémentés afin de définir une limite de temps pour la correction d’une erreur, en fonction du Streaming Performance Log et de la taille du cache. Les interruptions du flux audio/vidéo sont donc évitées, et l’on voit que le système accorde tout de même un minimum de temps pour la correction d’erreur. Ce minimum est en général le temps de trois révolutions ajouté au temps de transfert des données à relire.

Continuous Read/Write Controls

Deux bits sont alloués pour les flux de données : le bits de lecture continue (RC) et le bit d’écriture continue (WC). Une fois positionnés, le disque transférera les meilleures données qu’il peut en cas d’erreur, tout en assurant le débit minimum imposé. Si le disque a le temps de corriger l’erreur, il le ferra, mais dans le cas inverse ce sont les données corrompues qui seront transférées.

Configure Stream Command

Un autre phénomène résultant de l’utilisation typique d’un disque dur en informatique, est le ‘Read Look-Ahead’. Cette fonctionnalité n’entre en jeu qu’entre chaque positionnement de la tête de lecture : dès que le disque a terminé la lecture d’une donnée, il va automatiquement lire et mettre en cache les données suivantes, afin qu’il puisse plus rapidement les envoyer si jamais on lui demande ensuite de lire ces données (cas fréquent lors d’accès séquentiels). Aussi, la commande de lecture introduit un bit non-séquentiel (NS), afin de prévenir le disque que la prochaine donnée à lire ne sera pas la donnée adjacente. On gagnera ici le temps de vidage du cache. Un principe qui n’est pas sans rappeler la prédiction de branchement et les ‘cache miss’ des CPU.

Streaming Error Logs

Plaçons nous maintenant dans la situation très intéressante d’un système gourmand, qui effectuerait plusieurs requêtes simultanément sur le disque. Il y aurait d’un côté des flux de type audio/vidéo, et de l’autre des flux de type « informatiques ». La gestion simultanée de ces flux devient alors complexe, car dans le premier cas la contrainte absolue est l’ininterruption du flux, et dans le second cas, l’exactitude des données. Pour permettre le bon déroulement de ces différentes requêtes, un bit de ‘Handle Stream Error’ a été implémenté.

Ainsi, si une erreur se produit durant la lecture des données du flux « informatique », et que la limite de temps est écoulée, ces données ne seront pas envoyées immédiatement. Pourquoi parler de limite de temps dans le cas d’un flux « informatique » ? Parce que dans le cas présent, le système ne peut allouer qu’une partie de son temps à ce flux ; le temps qu’il lui reste entre la lecture du flux audio/vidéo et sa limite maximale de temps.

Le système s’occupera alors des flux audio/vidéo afin de maintenir le cache plein, puis recommencera la lecture des données « informatiques » en positionnant un bit de ‘Handle Stream Error’ à 1. Alors, il ne recommencera pas tout à zéro mais reprendra là où il s’était arrêté, et continuera jusqu’à ce que les données « informatiques » soit bien lues, ou bien que la limite de temps soit écoulée. Si ce dernier cas se produit encore, le processus se répète jusqu’à ce que les données « informatiques » soient lues de manière fiable (correction d’erreur par paliers), et cela n’interrompra pas les flux audio/vidéo.

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