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Leçon de plomberie 3: à propos des disques IDE

Après un détour par le SCSI, notre ami Morice nous offre aujourd'hui une nouvelle leçon magistrale sur les disques durs, plus particulièrement de type IDE cette fois.

Si vous aimez la technique, je pense que vous allez être gâtés!

Allez, chauffe momo!

Quand y'en plus, y'en a encore!

Deuxième partie de notre saga sur les disques durs avec aujourd'hui les disques IDE, dont Apple va bientôt fêter l'introduction dans ses modèles voici... 10 ans déjà. Choisis pour leur coût inférieur, ces disques n'ont jamais eu la réputation de leurs collègues SCSI, pour d'obscures raisons aux yeux des profanes, dont certainement également leur provenance PK. Or aujourd'hui, tous leurs utilisateurs s'en estiment plutôt satisfaits, car la norme a fait de beaux progrès. À un point tel que le futur modèle d'Apple pourrait bien embarquer sa dernière déclinaison.

L'IDE: une naissance sous X (pas reconnue) et une promesse à venir pour OSX

L'histoire de l'IDE est surtout celle d'une confusion de types et de noms due à l'impatience des constructeurs face aux retards de certification de l'ANSI, le bureau de certification industrielle US. C'est la raison pour laquelle il est connu aujourd'hui sous un nombre important d'appellations différentes et qui prêtent souvent à confusion: l'ATAPI, l'ATA, l'EIDE, le TA-2, les Fast ATA, l'ATA-3, l'Ultra ATA, l'Ultra DMA, rien de moins, et bientôt le Serial DMA.

L'ATA (pour "AT Attachment") est au départ lui-même un développement du bus ISA, né avec l'IBM AT-XT, à l'époque fabuleuse où pour ajouter un disque dur, il fallait mettre une carte contrôleur dans un slot vacant du PK, le disque n'ayant pas de contrôleur intégré...

Très vite supplanté par le PCI, l'ISA, un bus 8 bits, nécessitait donc une carte par disque, puisque le contrôleur était sur la carte et non sur le disque. Quantum a ainsi vendu des disques "collés" sur des cartes ISA. Pas vraiment une bonne idée: le disque, trop lourd, vibrait beaucoup dans le slot et finissait invariablement par se rayer!

L'IDE, pour Integrated Drive Electronics, son successeur, a été imaginé à partir de l'ATA d'IBM par Compaq et Western Digital pour le révolutionnaire Deskpro 386, qui supplantait alors tout le monde avec ses 275 000 transistors à 16 MHz (en 1986, mais la norme ATA ANSI n'est apparue qu'en 1994, après avoir été pourtant déposée dès 1989). L'IDE est donc au départ lié au monde PK, le Mac choisissant dès 84 la concurrente norme SCSI. Pour la petite histoire, Linus Torvalds achète en janvier 1991 un 386 Sx avec un disque de 40 Mo pour jouer à Prince of Persia, et c'est une autre aventure qui commence...

Une pléthore de versions

L'IDE en fait aurait dû s'appeler ATA, pour "AT Attachment" mais IDE, pour Integrated Drive Electronics "parlait plus" commercialement, c'est le terme qui a donc été retenu. Avec L'IDE-ATA1, les disques ont donc bien un contrôleur intégré et fournissent un signal pour attaquer directement la mémoire (Direct Memory Access ou DMA). Il sont désormais 16 bits. La vitesse de transfert est de 2.1 mo/s et la capacité maxi de 528 Mo. L'ATA 1 tiendra 5 ans, devenant obsolète en 1999.

Très vite, en effet, les constructeurs, lassés d'attendre à nouveau 5 ans pour obtenir une certification vont lancer des dérivés de cette norme. Seagate lance dès 94 son "Fast IDE" puis son "Fast 2 IDE", repris par Quantum. Western Digital replique en proposant la même année l' "Enhanced IDE" ou "EIDE". L'ANSI met deux ans encore pour intégrer les 3 nouveautés dans le standard X3.279, appelé ATA-2, entièrement compatible avec l'ATA1 (on peut donc mettre des disques lents sur un bus rapide!). l' ATA2 apporte la gestion LBA qui permet de dépasser les 528 Mo (et proposer la limite de 8,4 gigas maxi, soit 1024 cylindres pour 256 têtes et 63 secteurs de 512 K minimum!), et un transfert minima de 5 Mo/s. Un protocole de vitesse de transfert à 11.1 mo/s lui est rapidement joint (le PIO3 - pour Programme Input-Outpout-, qui passe vite à 16,6 en PIO 4).Une amélioration mineure devient ATA3 en 1997.

Entre-temps, on s'est aperçu que de nouveaux supports comme les CD-roms ou les Zips sont apparus, et l'idée qui prévaut est de les greffer sur le bus IDE destiné au départ aux seuls disques durs et non plus sur les cartes son! Ça devient alors" l'AT Attachment Packet Interface" ou ATAPI-3, qui devient vite la norme SFF-8020 (renommée plus tard INF-8020). Il ressemble plus à du SCSI qu'à de l'ATA originel et nécessite au démarrage de la machine le chargement d'un Driver Atapi (à mettre impérativement donc sur la disquette de boot d'un PK!). C'est pour ça d'ailleurs qu'on ne peut le trouver qu'en disque interne, au contraire du SCSI, protocole "intelligent".

L'IDE de nos Macs actuels ne date donc pas d'hier. Pour mémoire, sachez aussi qu' un fêlé allemand avait déjà réussi à intégrer de l'IDE dans les vieux GS et Apple II Apple: les disques supportaient déjà 16 partitions. Un français adroit vous explique la même chose au ici.

Déjà "ultra": et le futur alors?

En même temps apparaît également l'UltraDMA2, au débit de 33 Mo/s, les deux premières versions (0 et 1) n'ayant pas eu de succès auprès des constructeurs (certains appelant pourtant leurs disques "UltraDMA33").

L'ATAPI emboîte le pas en devenant ATA-ATAPI-4 en 98 sous la norme ANSI NCITS 317 puis ATA-ATAPI-5 en 2000 (NCITS 340) qui passe à 66 MB/s comme les disques durs sous UltraDMA 66, avec des nappes de 80 brins désormais et non plus 40. Sous 28 bits, sa barrière est celle des 137 Gigas par disque dur.

Comme le bus IDE coûte nettement moins cher à réaliser que les disques SCSI "intelligents", Apple en a équipé ses machines Macs à partir du PowerMac 630 de juillet 1994 et depuis toute sa gamme, en dehors des cartes SCSI des serveurs ou des ordinateurs les plus rapides. Les derniers G4 "miroir" gèrent aujourd'hui trois canaux ATA:

  • un à 33 pour les CD-Roms
  • un à 66 pour les disques durs classiques
  • le dernier à 100 pour les disques durs rapides.

Depuis 94, des révisions mineures de L'ATA, L'ATA 100, puis L'ATA 133 augmentent le débit à la limite des capacités physiques des disques durs, qui doivent dépasser 10 000 tours pour tenir ce flux. L'ATA-ATAPI-6 devrait franchir cette frontière, et contenir un "truc" qui permettrait de choisir à l'écran entre vitesse et bruit, beaucoup de disques rapides étant devenus bien trop bruyants!

Une autre possibilité est le RAID: comme sous SCSI, on peut répartir les données sur plusieurs disques, comme si l'on multipliait les plateaux, système simple pour améliorer le débit. Certains PK ont déjà une carte mère incluant un gestionnaire RAID. Le fabricant principal de composants est alors Promise. En fait l'avenir, c'est le Serial ATA qui présente comme particularité un câble fin de liaison à 4 brins seulement au lieu des 80 de la nappe actuelle. Le premier débit supporté est de 150 Mo/s, qui devrait rapidement passer à ... 600 Mo/s.

On rêve d'un G5 reposant sur du serial DMA

On peut raisonnablement penser qu'Apple ne se satisfera pas d'un simple Ultra DMA133 pour sa future "station de travail" qui s'annoncerait ainsi très, très prometteuse. La limite des 128 gigas serait alors également dépassée: les précédents ne pouvaient gérer que 2 puissance 28 secteurs, qui multipliés par 512 (le plus petit bloc faisable) donne..128 gigas. Ce qui signifie aussi qu'un disque de 160 gigas, aujourd'hui, sans Serial DMA, perd purement et simplement 40 gigas, non reconnus!

Garagisme: comment ça se présente, une nappe IDE

Le brochage de l'IDE est "moins large" que le SCSI d'origine, il est en 40 broches (contre 50); le disque dur n'en présentant que 39 utiles (un détrompeur permet de ne pas rater le sens de connexion et la broche 20 est absente). Par "slot" ou "canal", on peut mettre DEUX unités, en sachant que la plus FAIBLE en débit prendra le pas sur l'autre, et que sur un même contrôleur, les deux unités travailleront avec interruptions: c'est la grande faiblesse de l'IDE face au SCSI... Si l'on veut travailler avec deux disques performants, il faut donc les positionner sur deux canaux différents. Oui, mais alors c'est le CD-Rom supplémentaire ou le Zip interne qui va ralentir l'un d'eux. Heureusement, le CD-Rom travaille moins souvent que le disque dur. C'est l'une des raisons pour laquelle, d'ailleurs, sur votre Imac, doté d'un seul canal IDE, les accès au Cd-ROM avec I-Tunes sont parfois aussi tressautants...

Ni maître, ni esclave?

L'IDE présente un côté sadomasochiste certain: non pas celui de l'utilisateur, parfois trop esclave de sa bécane, mais par définition même de la priorité d'usage des disques qu'il gère.

Un canal ATA-IDE ne gère en effet que deux unités: une prioritaire, le maître (MA), et une "secondaire", l'esclave (SL), détectés par la broche 39. Sur PK, il y a en général 2 canaux (pour donc 4 unités internes). En Mac, comme exemple classique, on prend un disque dur comme maître et un CD-Rom comme esclave. Or ce faisant, le plus lent impose sa loi à l'autre.

C'est également par le maître seul qu'on peut "booter": c'est le "C" par défaut des PCs. On aura tout intérêt donc à ne pas mettre deux disques de travail sur le même canal (pour éviter les interruptions) mais on évitera également d'y mettre un périphérique à plus faible débit: ce n'est pas facile à gérer l'IDE!

Sur un canal avec un seul disque de connecté, ce dernier doit être obligatoirement en maître. Un réglage alternatif existe, c'est le câble select (CS): les deux unités alors s'auto-détectent, tout en sachant qu'il faut pour cela un câble 40 plots spécial (dont la broche 28 est seule connectée au dernier slot où s'enfiche le Master) ou un 80 broches ATA4 UltraDMA "fait d'origine" pour le CS, et que par défaut également le maître est en bout de chaîne et l'esclave au milieu.

Mais comme ça ne marche pas toujours (le câble n'est pas toujours le bon!), on préférera dire que la solution maître-esclave définie par jumper fixant le type spécifique est "meilleure" car plus fiable et tout aussi simple.

Manque de chance, Apple met ses disques G4 d'origine en Cable Select (toujours le choix de la facilité pour le client) mais heureusement fournit le bon câble. On précise tout ça sur notre site pour enfants favori: http://computer.howstuffworks.com/ide.htm

Certains constructeurs, tel Seagate, en lieu et place des 3 rangées de 2 pins nécessaires à l'identification IDE (MS,SL,SL) en ont rajouté une supplémentaire, au cas où les unités en esclave ne sont pas totalement compatibles. Une cinquième possibilité limitant l'accès aux 32 premiers gigas (pour les très vieux disques ou les très vieux PCs):

À noter que le site de Seagate est une véritable référence, celui de Maxtor n'est pas en reste avec une petite et sympa animation interactive mais la plus complète est chez Ontrack, qui donne en flash animé la configuration de 1246 disques durs, pas moins! C'est LA référence à connaître!

Heureusement, avec L'Ultra DMA, le Cable Sélect s'est nettement amélioré, et l'ordre reste le même: le maître est au bout du câble, l'esclave au milieu. Et là, tous les câbles 80 broches marchent et détectent facilement l'automatisme. Mais ça ne concerne pas Apple, qui préfère dans ses machines rapides avoir recours à du SCSI géré par une carte LVD (voir épisode précédent).

Dans son XServe, Apple a sélectionné l'IDE à la place du SCSI à la surprise générale: en réalité il a contourné le problème, puisque chaque disque bénéficie d'un contrôleur spécifique (4 ATA133), repoussant ainsi le problème des interruptions de canaux. En fait, Apple semble s'être beaucoup inspiré des serveurs PCs IDE 133 de marque Titan:

Concrètement: changer de disque!

Si l'on travaille avec OSX, on a tout intérêt à changer les disques durs fournis au départ par Apple. Souvent en 5400 tours pour les premiers modèles de la gamme, ils gagnent à être échangés contre des 7200, dont les prix ont beaucoup baissé alors que leur capacité augmente.

L'opération est doublement gagnante, et ne nécessite aucun professionnalisme: un bon tournevis, le chargement au préalable du manuel en ligne pour vérifier le positionnement des pièces, un peu de patience et le tour est joué.

Pour ce qui est des marques on a le choix, entre ceux qui fournissent déjà Apple et les autres: Western Digital, Seagate, Maxtor, IBM, Fujitsu pour les plus connues.

N'oubliez pas non plus le bruit, sur les modèles comme les premiers Imacs, dépourvus de ventilos, il serait dommage de gâcher ce beau silence par un sifflement ininterrompu.

On en profite bien sûr pour.... partitionner!

Pour faciliter l'installation, on conseille de mettre l'ancien en Slave et le nouveau en Master pour transférer les données de l'un à l'autre: il faut donc modifier un jumper de l'ancien disque dur, et sur les Macs à un seul canal, mettre provisoirement l'ancien à la place du CD-ROM ou du Superdrive (ou tenter le câble select?).

Version iMac 1

Pour l'Imac1 rev2 (mange-disque), pas trop de problèmes, une fois enlevées la coque du dessous et la cage de Faraday ("le grillage"), en faisant attention à ne pas en laisser tomber les vis à l'intérieur de l'appareil (utilisez un tournevis aimanté).

Un bloc d'aluminium contenant le CD-ROM et le disque dur apparaît, maintenu par 4 vis. Une fois le câble IDE (très court) enlevé de la carte mère, on peut dissocier l'ensemble et sortir le disque pour le remplacer (en le mettant en Master).

Le CD-ROM possède une plaque de transposition de port IDE, retenue par deux petites vis, qui cache un bouton permettant de sélectionner le mode Slave ou Master. On le laisse sur Slave.

Pour l'Imac1 (à tiroir) c'est la même chose, à part que le bloc carte-mère-CD/disque dur se glisse vers l'arrière, une fois le câble vidéo dévissé, et que le disque lui même est maintenu en place par un ressort qu'il ne faudra pas oublier de remettre (en notant bien son sens de départ!). Toute l'opération est visible dans le détail ici (on recommande de mettre un disque 5400 tours, n'en tenez surtout pas compte!).

iMacII (Flat Panel)

Après une ouverture relativement facile (4 vis cruciformes), ça se complique un peu (au format de vis Torx) pour remonter jusqu'au sommet de la sphère (ne pas oublier d'acheter de la pâte thermique) et découvrir un Superdrive surmonté d'un disque dur positionné en travers, avec une nappe IDE repliée à 90° sous lui. Le tout juste sous le ventilo. Ives a dû recourir à cette position pour caser tout ça dans aussi peu de place.

Le principe est le même, là encore c'est un Maxtor comme disque d'origine le plus souvent.

eMac

Pour l'eMac c'est un peu plus sportif, il faut une clé Allen hexagonale de 2.5 mm pour dévisser la coque extérieure, l'appareil ayant été prévu pour les écoles (et les petits filous dévisseurs!).

Idem que l'iMac1 pour la cage de Faraday, mais on tombe sur le ventilo, à enlever, ainsi que la carte airport s'il y en a une. Le bloc alu ressemble à celui de l'Imac, à part que le lecteur de CD et le disque dur sont séparés l'un de l'autre.

Sur disque dur est apposée une matière dissipatrice de chaleur en deux plaques, que l'on peut acquérir chez les revendeurs. Un radiateur tenant avec 3 vis est à enlever pour découvrir et (enfin) sortir le disque dur (un Maxtor d'origine), protégé par une feuille plastique. On arrive au niveau de la carte mère (pour retirer le câble IDE).

Gamme G3 blue and white-G4

Sur les G4 c'est royal: l'appareil est grand, l'intérieur est très aéré et il et s'ouvre très facilement. Le bus ATA 66 est près du disque dur installé, la nappe est courte, le berceau pour deux unités est à plat sur le fond droit de l'appareil.

Sur le nouveau "Miroir", le disque dur est bizarrement suspendu verticalement sur la paroi gauche, à la place du ventilo des modèles précédents, sur un berceau de fer blanc anodisé. On enlève une seule vis, on remonte ver le haut et le disque dur vient tout seul.

Un deuxième berceau est niché sous les lecteurs de CD-ROM, il n'est retenu lui aussi que par une seule vis. À noter que le G3 beige possède à la fois SCSI et IDE en interne, et qu'il est nécessaire d'installer OSX sur un disque maître dans une première partition obligatoire de moins de 8 gigas. Et là, Momo n'y est strictement pour rien!

Et même le Cube!

Sur le .... cube, c'est aussi royal: en tirant sur la poignée qui se cache sous l'appareil, on sort tout. Sous la petite porte de l'Airport se cache la nappe IDE. 3 vis retiennent un radiateur. Une fois enlevé on peut faire glisser vers le côté le disque dur. Apple avait fait là une petite merveille flinguée par un tarif excessif et par une bête rumeur de criques dans le plastique transparent, en réalité des traces de moulage.

Voilà c'est tout, on ne parle pas encore des portables, on attend que François démonte le sien aussi bien que son flipper et que Sebastien nous fasse ses belles photos habituelles. On rappelle ici pour terminer les deux sites fondamentaux et également les deux bouquins indispensables:

http://storagereview.com/welcome.pl/http://storagereview.com/guide2000/ref/hdd/file/partSpecial.html

http://www.pcguide.com/ref/hdd/if/ide/over-c.html

The Book of Scsi: I/O for the New Millennium
by Gary Field, Peter M. Ridge, éditions: Paperback

The SCSI Bus and IDE Interface: Protocols, Applications & Programming (2nd Edition)
by Friedhelm Schmidt, éditions: Paperback

Morice

9 commentaires
1)
Gbur
, le 23.04.2003 à 08:08

partitionnés, que je vous dis!!!!…..

ah ben oui, momo, y en a qui suivent…….

euhhhh, ça sert à quoi deja????…..

excuse, je faisait semblant d'écouter…….

le train SIFFLERA trois fois, une fois…

2)
karl
, le 23.04.2003 à 10:10

Rien à dire, superbe cours… j'ai aimé l'image "L'IDE: une naissance sous X (pas reconnue) et une promesse à venir pour OSX" :-)

humeurs badines en commentaires ; questions/réponses de fond en forum

3)
Alex
, le 23.04.2003 à 11:20

"C'est également par le maître seul qu'on peut "booter"
J'ai deux disques IDE sur la même nappe et un système sur chacun d'eux et démarre sans problème.

4)
momo
, le 23.04.2003 à 11:32

Tu as raison, Alex, la phrase s'adresse au départ à un IDE pour PC et non pour Mac: mais tes disques sont en cable select ou tu les as mis toi-même en master et slave ? Par défaut, c'est du câble select… ce qui expliquerait aussi le boot possible, la sélection de boot étant alors indifférente. Merci en tout cas de ta précision ! Tu veux pas essayer d'en mettre un ou master et l'autre sous slave pour vérifier, ce matin j'ai pas de G4 sous la main pour le faire ! Merci à l'avance de participer !

5)
momo
, le 23.04.2003 à 15:03

A noter : ça démarre sur les deux types de disques, slave ou master, le Mac s'en fiche lui.

6)
Alex
, le 23.04.2003 à 18:12

Je les ai montés en master/slave.
NB: c'est un 8600 avec carte Sonnet pour l'IDE

7)
momo
, le 23.04.2003 à 18:30

Merci, Alex, et on peut zaussi faire un test des cartes accélératrices Sonnet : j'en ai mis une sur un vieil C500 Umax 240 (à la place du cache), je l'ai pas reconnu, le bétail: c'est stable et ça marche très bien, le seul truc qui suit pas après c'est le BUS interne de la bécane. Sinon c'est un bon conseil en effet que de se doter d'une Sonnet.

8)
blueSpot
, le 28.04.2003 à 13:24

il serait bien d'expliquer le fameux bug de l'IDE du Yosemite. Ca concerne tous les G3 blanc bleu dont le firmware est en révision 1….

Mais je dirai pas plus, c'est abondamment commenté dans les autres sites spécialisés Mac :-)
blueSpot pour les commentaires !
paperissima pour les forums !