Organisation interne d'un disque dur
la séparation en partitions
Partitions
Avant de pouvoir utiliser le disque dur, il faut créer une ou plusieurs partitions. Les disquettes (et la plupart des cartes de mémoire) ne sont pas partitionnées: toute la place disponible est utilisée.

Après avoir défini les partitions, il faut les formater. Cette instruction écrit les structures de base et forme un volume (une unité de stockage logique).

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Partitions

Une partition forme un tout, comme s'il s'agissait d'un disque séparé. Quand on déplace des fichiers d'un répertoire vers un autre, on change simplement les liens qui mènent vers les fichiers (les fichiers même ne sont pas déplacés). Quand on déplace des fichier d'une partition vers une autre, on déplace effectivement les fichiers.

Un disque dur doit nécessairement avoir un tableau de partitions pour pouvoir être lu par un système d'exploitation. Les disques durs utilisés dans les consoles de jeux, les enregistreurs n'ont pas de partitionnement: ces disques ne peuvent être lus qu'en mode raw, c.à.d. bloc par bloc.


Un disque 2.5 inch

Ce disque dur a 3 plateaus, mais seulement 5 têtes. On utilise que la surface inférieure du plateau supérieur. Le système pour retirer les têtes de la surface du disque (parquage) a été démonté.

Partitions primaires

Un disque dur peut être divisé en 1 à 4 partitions primaires, dont une seule est "activée". La grandeur des partitions est indiquée dans le master boot record (le permier bloc du disque dur), et ce tableau n'a de place que pour 4 éléments. Un disque dur doit contenir au moins une partition: le partitonnement indique les frontières de la zone utilisable: toute la surface du disque ou seulement une partie.

Raisons historiques: multiboot

Cette division en partitions date du début de l'ère informatique. On pensait alors qu'un ordinateur serait équipé de plusieurs systèmes d'exploitation (c'était avant l'égémonie de windows). Ces 4 partitions pouvaient recevoir un système d'exploitation différent. A un moment donné, une seule partition pouvait être active: les autres partitions étaient rendues invisibles. Le but de ces partitions rendues invisibles était qu'un système d'exploitation n'aille pas placer de données dans une autre partition (qui utilise un format inconnu pour le système d'exploitation actif).

Le changement de partition (et donc en théorie de système d'exploitation) se faisait par un petit programme qui modifie la partition active dans le master boot record (MBR). Lors du démarrage suivant, le controle est passé à la partition qui a été activée. Maintenant encore, quand on lance le programme de remise à zéro du système (réinstallation), celui ci change simplement le numéro de partition active et fait redémarrer l'ordinateur. L'ordinateur démarre alors de la partition de réinstallation (recovery).

Au début du système d'exploitation windows 95 (qui utilisait le formatage FAT-16), on créait plusieurs partitions pour éviter les inconvénients trop prononcés de ce format. FAT-16 ne peut accéder que des partitions d'une grandeur maximale de 2GB et les premiers disques durs de 4.3GB faisaient leur apparition. Windows 98 utilise le format FAT-32 qui est moins limité.

Cette "invisibilité" a été diminuée dans les versions de windows récentes: toutes les partitions qui contiennent un format que windows peut lire sont visibles dans l'explorateur. La fonction initiale des partitions (plusieurs systèmes d'exploitation) n'est plus nécessaire. Il est possible d'attribuer ou non une lettre à une partition, la rendant de ce fait visible ou non.

La situation actuelle est qu'un disque dur se compose d'un nombre limité de partitions: une partition principale (qui contient le système d'exploitation et tous les fichiers) et une partition de restauration quand le système ne démarre plus et qu'il faut faire une remise à zéro complète du système.

Certains fabricants ajoutent une troisième partition pour les données-utilisateur. Le but est que ces données soient sauvegardées lors de la restauration du système. De plus, une erreur dans une partition, la rendant illisible, ne se proprage pas aux autres partitions. En pratique, cette troisième partition n'est jamais utilisée. Les utilisateurs stockent les documents dans "mes documents" ou "mes photos" et ce répertoire pointe vers la partition système. Une bonne idée qui n'est donc jamais mise en pratique.

Master Boot Record

Le MBR (Master Boot Record) contient donc en plus du code de démarrage un tableau de 4 éléments qui identifient jusqu'à 4 partitions primaires. Chaque élément contient 1 octet qui indique le type de partition, le début de la partition et sa grandeur.

Une seule partition peut être "active". La partition active est la partition qui contient le système d'exploitation ou une application permettant de choisir le système d'exploiration (Linux GRUB). C'est le code de démarrage présent dans la partition (volume boot record) qui est exécuté lors du démarrage.

Le type de partition ne correspond pas nécessairement au type d'organisation effective des données dans la partition même: on ne dispose en effet que 256 valeurs et windows s'est approprié la plus grande partie. Linux n'utilise en fait que quelques valeurs en tout. Quelques types de partition sont:

  • 00: partition non utilisée
  • 01: partition au format FAT-12
  • 04: partition au format FAT-16
  • 05: partition étendue (pouvant contenir des partitions logiques)
  • 07: NTFS (windows), HPFS (OS-2), exFAT (windows)
  • 0B: FAT32
  • 1B: FAT32 (invisible)
  • 82: swap space linux
  • 83: linux (EXT-2, EXT-3, EXT-4, REISERFS,...)
  • 93: linux (invisible)

On voit donc très bien que le type de partition ne correspond pas nécessairement au type d'organisation de fichiers.

Linux donne une indication plus précise du type de partition (avec dans les deux exemples une valeur numérique 0B ou 83) et le type de système de fichiers. Windows ne fournit pas de numéro de type de partition.

Démarrage de l'ordinateur

Un disque dur est accédé par blocs de 512 bytes. C'est l'unité élémentaire d'accès.

Un disque dur est également divisé en partitions, il faut au minimum une partition. Le permier bloc du disque dur est le MBR ou Master Boot Record.

Ce premier bloc est chargé en mémoire lors du démarrage de l'ordinateur. Il contient le code nécessaire pour accéder à la partition active (bootloader).

La première partition commence généralement au bloc 63. Les blocs intermédiaires (qui ne sont normalement pas accessibles) peuvent contenir du code de démarrage supplémentaire. C'est le cas avec Windows dont son système de fichiers NTFS très complexe nécessite du code supplémentaire.

Le premier bloc de chaque partition contient du code de démarrage pour accéder à la partition même. C'est la seule chose que le bootloader doit connaitre de la partition: il transmet simplement le contrôle au premier bloc de la partition qui est marquée active. A partir d'ici, chaque système de fichier diffère (FAT, NTFS ou EXT). Les versions les plus récentes de Windows utilisent toute une partition pour le démarrage (cette partition a une grandeur d'une centaine de MB), puis le système d'exploitation à proprement parler est chargé.

Partition EISA ou OEM

Certaines types de partitions sont protégées (et la plupart des systèmes d'exploitation empèchent de modifier ces partitions). Il s'agit par exemple des partitions de restauration (quand le système de démarre plus). On rencontre les acronymes EISA: Extended Industry Standard Institute et OEM: Original Equipment manufacturer. Comme ces partitions ne deviennent jamais actives, c'est le BIOS (le logiciel dans l'ordinateur même) qui décide de démarrer cette partition quand on utilise certaines touches lors du démarrage (F9, F11 ou autre). Cette forme de démarrage dépend donc uniquement du BIOS et n'est pas standardisé.

Les fabricants utilisent une partition de restauration (au lieu des disques DVD). La restauration s'effectue alors à partir de cette partition, qui efface toutes les autres partitions et crée une image du système neuf sur une seconde partition, puis le controle est passé à cette seconde partition. Lors d'un crash du disque dur (qui rend tout le disque inutilisable) il faut acheter une série de DVDs de restauration (qui coutent fort cher) ou passer à un système d'exploitation comme Linux.

Partition étendue et partitions logiques

Pour éviter la limite imposée par les partitions classiques (4 partitions au maximum dont une seule active et "visible" à un moment donné) on peut transformer une des partitions primaires en partition étendue, qui peut contenir un nombre indéterminé de partitions logiques. Il ne peut y avoir qu'une seule partition étendue.

Une partition logique ne peut pas contenir de système d'exploitation car il n'est pas possible de démarrer l'ordinateur à partir d'une telle partition. Contrairement aux partitions primaires invisibles, toutes les partitions logiques sont visibles dans l'explorateur (pour autant qu'elles contiennent un système de fichiers reconnu).

Il n'est pas possible de passer d'un type de partition à un autre: une partition logique est toujours contenue dans une partition étendue (une partition primaire spéciale).

Cet ordinateur contient 3 disques durs. Le numéro du disque qui est utilisé au démarrage est stocké dans le BIOS.

  1. Le premier disque est le disque original de l'ordinateur. Ce disque contient deux partitions, dont la première est normalement active. Lors du démarrage, le BIOS controle si la touche F11 a été enfoncée. Si c'est le cas, le BIOS marque la seconde partition active. le démarrage s'effectue alors à partir de cette partition (partition OEM voir plus haut).

  2. Le second disque contient plus de 4 partitions et doit donc avoir une partition étendue. La partition étendue contient 3 partitions logiques. Ce disque a été placé temporairement dans cet ordinateur et a une partition active. Installé dans l'ordinateur d'origine, le démarrage s'effectue à partir de cette partition.

  3. Le troisième disque ne sert que pour le stockage de données. Aucune partition n'est activée (le système ne peut pas démarrer à partir de ce disque, même si un système d'exploitation est installé).

    Notez que le fichier d'échange (pagefile) se trouve sur la première partition. Cela augmente la vitesse d'exécution du système quand le fichier d'échange se trouve sur un second disque (de préférence sur la première partition, qui est lue plus rapidement, voyez l'organisation physique du disque dur).

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