Disques Durs – Améliorations des Principales Caractéristiques de Performance au Fil des Décennies

Résumé : La taille de la mémoire cache, le temps d'accès, le temps de recherche, la vitesse de rotation et la vitesse de transfert des données sont importants pour les performances d'un disque. Cet article décrit l'évolution de ces paramètres au cours des sept dernières décennies.

Table des matières

• Développement des principales caractéristiques de performance des disques durs
  1. la taille de la mémoire cache
  2. temps d'accès
  3. vitesse de rotation
  4. vitesse de transmission des données
• Amélioration considérable des propriétés des disques durs en 70 ans

Développement des principales caractéristiques de performance des disques durs

La capacité de stockage des disques durs a connu une croissance exponentielle depuis leur introduction par IBM en 1956. Dans le même temps, leur coût et leur taille ont diminué d'un facteur similaire. Cette croissance rapide a été rendue possible par de nombreuses inventions et avancées dans la technologie des disques durs. Ces progrès ont également eu un impact positif sur d'autres caractéristiques des disques durs. 

Il est important de noter que la plupart des utilisateurs se réfèrent à la capacité, au coût et à la taille/conception lorsqu'ils comparent les disques. Toutefois, des caractéristiques telles que la mémoire cache, la vitesse de transfert des données et le temps d'accès sont tout aussi importantes. Dans cet article, nous examinerons l'évolution des disques durs en fonction de quatre paramètres de performance clés. 

n°1. la taille de la mémoire cache

Le premier d'entre eux est la taille de la mémoire cache. La mémoire cache est une petite mémoire à grande vitesse intégrée à la carte de circuit imprimé du disque dur. Les données fréquemment requises sont temporairement stockées dans la mémoire cache pour accélérer les opérations de lecture et d'écriture. La mémoire cache aide ainsi le microcontrôleur du disque dur à réduire le temps nécessaire pour récupérer les données fréquemment demandées.

Les premiers modèles de disques durs, tels que ceux de la série 350 d'IBM, n'avaient pas de mémoire cache spéciale, car cela n'était pas nécessaire. La récupération des données reposait uniquement sur le mouvement mécanique des plateaux et des têtes de lecture/écriture.

La nécessité de la mise en cache s'est rapidement imposée pour combler l'écart entre les vitesses toujours croissantes des processeurs de commande et les temps d'accès à la mémoire. La percée s'est produite en 1963.

• 1963 : Titan (Atlas-2), l'un des premiers supercalculateurs au monde, dispose d'une mémoire principale de 128 000 mots de 48 bits (équivalent à 0,75 Mo). 
• 1968 : Le terme "cache" est utilisé pour la première fois dans le magazine IBM Systems à propos de l'IBM 360 modèle 85 et remplace le terme "mémoire tampon à grande vitesse" utilisé jusqu'alors par les techniciens.
• 1969 : L'IBM 360 Model 85 devient le premier ordinateur commercialisé doté d'une mémoire cache. Des variantes avec 64 Ko et 128 Ko étaient disponibles. 
• 1976 : Le cache divisé (L1d pour les données et L1i pour les instructions) a été introduit avec l'IBM 801.
• 1980s : Les logiciels, les systèmes de base de données et, plus tard, l'internet commencent à utiliser la mise en cache. 
• 1989 : La première mémoire cache sur puce avec 8 Ko de mémoire est construite par Intel pour son microprocesseur 80486.
• 1995 : Intel développe le Pentium Pro, qui dispose d'une mémoire cache L1 de 16 Ko et d'une mémoire cache L2 de 256 Ko à 1 Mo.
• 1999 : IBM développe des modèles dotés d'une mémoire cache de 32 Mo (L2).
• 2004-2010 : Les tailles des caches ont augmenté de manière significative et ont varié de 16 Mo à 64 Mo. En voici quelques exemples :
  • 2003-2004 : Seagate lance les disques Barracuda 7200.7+ et Barracuda 7200.8, dotés respectivement d'une mémoire cache de 8 Mo et de 16 Mo.
  • 2010 : Les modèles de Western Digital et Seagate disposent d'une mémoire cache allant jusqu'à 32 Mo.
• 2011-2024 : La tendance à l'augmentation de la taille des caches se poursuit. Les disques durs modernes ont des tailles de cache allant de 64 à 256 Mo.

Si l'on remonte aux années 1960, lorsque les systèmes informatiques ne disposaient que de caches minimes ou inexistants, il est clair que la vitesse de récupération des données a fait des bonds en avant au fil des ans. Nous verrons ensuite comment ces progrès technologiques se reflètent également dans la réduction du temps d'accès.

2. temps d'accès

Le temps d'accès moyen des disques durs modernes disponibles sur le marché se situe entre 5 et 10 ms. Il est beaucoup plus brefs pour les disques durs haute performance destinés aux entreprises (~2 ms). 

3. vitesse de rotation

4. vitesse de transmission des données

Amélioration considérable des propriétés des disques durs en 70 ans

Voici un résumé des améliorations apportées aux disques durs au fil des décennies. 

Au cours des sept décennies qui ont suivi l'introduction de la technologie des disques durs, les caractéristiques telles que la capacité, la mémoire cache, le coût, le temps d'accès, la vitesse de transfert des données et le facteur de forme se sont améliorées de manière exponentielle. Cela a été rendu possible par des inventions et des progrès qui ont redéfini l'industrie du stockage magnétique à maintes reprises. Vous trouverez ci-dessous un résumé de quelques-unes des avancées technologiques qui ont eu lieu au cours de cette période de près de sept décennies :

• Têtes Winchester : 1970s
• Têtes à couches minces/têtes MR : fin des années 1980-début des années 1990
• Chefs de GMR : milieu et fin des années 1990
• Registre magnétique perpendiculaire (PMR) : Milieu des années 2000
• Scellement à l'hélium : années 2010
• Enregistrement magnétique assisté par l'énergie et enregistrement magnétique assisté par la chaleur (EAMR et HAMR) : années 2020

Les effets de ces avancées technologiques sont visibles dans la taille de la mémoire cache, la vitesse de transfert des données et le temps d'accès. Ils sont encore plus évidents dans les caractéristiques des disques durs telles que la capacité de stockage, le coût et la taille. Lisez notre article sur l'évolution du disque dur pour constater la croissance exponentielle de caractéristiques telles que la capacité, le coût et la taille au cours des 70 dernières années.