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Comment ça marche : une clé USB

Vous la transportez chaque jour avec vous, vous lui confiez vos fichiers les plus importants. Mais savez-vous exactement comment fonctionne votre clé USB ?

Suspendue à un porte-clés ou au fond d'une poche, la clé USB est utilisée par de nombreux utilisateurs pour transporter des données. Un succès que l'on doit en partie à sa simplicité d'emploi. Il suffit en effet de la brancher sur la prise USB d'un micro. Instantanément reconnue par l'ordinateur comme un disque dur amovible, elle se voit alors attribuer une lettre dans le poste de travail de Windows. Les utilisateurs de Windows 98 devront, eux, installer un pilote. Le transfert des données devient alors un jeu d'enfant : par un simple glisser-déposer, les fichiers passent du disque dur à la clé et inversement. L'opération est renouvelable à volonté, et ne nécessite aucun logiciel spécifique.
Pour éviter les problèmes, mieux vaut toutefois, avant de débrancher la clé, double-cliquer sur l'icône symbolisant la clé dans la barre des tâches, puis, dans la fenêtre intitulée Déconnecter ou éjecter le matériel composant, cliquer sur Fermer.
Plus souple d'utilisation que le CD à graver, la clé USB s'impose comme la vraie remplaçante de la disquette. Mais, alors que la disquette, limitée à 1,4 Mo, ne pouvait accueillir que des documents bureautiques, la clé USB, même d'entrée de gamme, peut transporter de courtes vidéos, des photos, etc. Mais attention, les prix augmentent en fonction de cette capacité de stockage. Si l'on trouve des clés de 128 Mo pour moins de 20 euros, celles de 4 Go valent environ 300 euros.
Alors, comment fonctionnent les clés ? Pour quoi certains modèles sont-ils plus rapides que d'autres ? Pourquoi n'égalent-elles pas les mémoires vives ? Pour répondre à ces questions, nous avons contacté Xavier Dos Santos, responsable technique chez le constructeur Dane Elec. Il nous a aidés à établir l'éclaté présenté ci-dessous.

Qu'est-ce que c'est ?

Mémoire vive
Ce type de mémoire, que l'on trouve sur la carte mère d'un ordinateur, ne conserve les données que si elle est soumise à une alimentation électrique. Dès qu'elle est hors tension, les données sont effacées. Elle entre dans la catégorie des mémoires dite volatiles.

Pilote (ou driver)
Petit programme qui gère les échanges d'informations entre le micro et un périphérique, et permet d'effectuer des réglages.

Comment ça marche ?

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1 - La prise USB : la porte d'entrée et de sortie
Sous le capuchon de la clé, apparaît la prise USB destinée à être connectée sur l'une des prises USB du PC. Elle abrite deux paires de connecteurs. L'une va assurer le transfert des données entre le micro et la clé. L'autre sert à alimenter la clé électriquement. C'est donc le micro qui fournit le courant électrique nécessaire pour faire fonctionner la clé.

2 - La carte électronique : les voies de communication
Les éléments de la clé sont soudés sur une carte électronique appelée PCB (Printed Circuit Board). Il s'agit d'une plaque isolante en époxy, sur laquelle sont imprimés des circuits électroniques où circulent les informations sous forme de courant électrique. Cette carte fait le lien entre tous les composants de la clé USB (connecteur, mémoire, contrôleur, etc.).

3 - Le contrôleur : un petit calculateur
Situé juste derrière la prise USB, le contrôleur est une puce qui sert d'intermédiaire entre le micro et la mémoire flash. Il se charge en premier lieu de déclarer sa présence au micro et s'identifie. C'est aussi à lui que revient la tâche délicate de gérer les flux de données et d'organiser leur archivage dans la mémoire. Tel un bibliothécaire appliqué, le contrôleur range méthodiquement dans la mémoire de la clé les données qui arrivent du micro. Inversement, il les retrouve dès qu'on lui en fait la demande. Sa capacité de calcul est donc essentielle pour assurer un transfert rapide des données, que ce soit en écriture ou en lecture.

4 - La mémoire : lente mais permanente
Les clés USB utilisent de la mémoire flash, le même type de composant que celui qui équipe les cartes mémoire de tout type que l'on retrouve dans les appareils photo numériques, les PDA, ou encore les baladeurs MP3. Le terme ' flash ' indique que cette mémoire n'est pas volatile. C'est-à-dire que, à la différence de la mémoire vive du micro, elle ne perd pas ses informations lorsqu'elle n'est plus soumise à une tension électrique. Le courant électrique sert simplement à modifier l'état des cellules qui composent la mémoire vive. Soumises à une tension, elles peuvent changer d'état et passer du 0 au 1, et inversement.
Pour rappel, ces deux états forment le langage binaire, le seul à pouvoir être interprété en informatique. Cette persistance des données n'est pas sans poser certains problèmes, le principal étant la vitesse de transfert. En effet, là où une clé USB transfère au mieux 20 Mo par seconde, la mémoire d'un PC va traiter dans le même temps plus de 3 Go d'informations. En revanche, votre petite clé USB, même oubliée pendant des jours au fond d'un tiroir, conservera vos précieux fichiers jusqu'à sa prochaine utilisation. La capacité de stockage de la clé USB est en fait donnée par la somme des capacités des composants mémoire soudés sur le PCB. On trouve en général un ou deux composants (un par face du PCB).
La miniaturisation des nouvelles puces mémoire permet aux constructeurs de proposer aujourd'hui 4 Go là où, dans le même volume, ils ne faisaient tenir que 32 Mo il y a six ans.

5 - Le bouton de protection : un garde-fou
Certaines clés USB sont dotées d'un petit interrupteur de protection. Selon sa position, il autorise ou non l'écriture sur la clé. Pour ce faire, l'interrupteur agit directement sur le composant mémoire de la clé qui passe en mode ' lecture seulement ' (read only, en anglais). Si le contrôleur tente d'écrire dessus, la mémoire lui renvoie un message d'erreur, ensuite relayé au PC. Les informations contenues sur la clé ne peuvent alors plus être accidentellement écrasées ou effacées.

Gros plan sur... les pages mémoires (6)

La mémoire n'est pas un casier fourre-tout dans lequel les chaînes de 0 et de 1 sont mises en vrac. Elle s'organise en plusieurs strates, appelées pages mémoire. C'est le contrôleur qui en gère l'organisation. Pour optimiser l'espace, il peut scinder un document sur plusieurs d'entre elles ou mettre plusieurs documents sur une même page. Pour s'y retrouver parmi toutes ces données, le contrôleur met en place un système d'indexation.

Chaque page de mémoire est donc dotée d'une adresse qui permet au contrôleur de retrouver rapidement les informations qui s'y trouvent. Ce système monopolise une partie de l'espace mémoire. Voilà pourquoi, sur une clé vendue comme ayant une capacité de 128 Mo, vous ne disposez jamais de cet espace dans son intégralité.

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