Créée le, 19/06/2015

 Mise à jour le, 19/05/2019

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Les Mémoires Papiers - Les Mémoires Magnétiques - Les Disques Magnétiques - Les Disques Optiques :


Comme nous l'avons vu dans l'historique de la théorie 1, le concept de mémoire est un concept ancien et général.

De même que les livres (c'est-à-dire l'écriture) qui sont une mémoire collective de l'homme, les premières mémoires à usage technique voire industriel sont déjà anciennes. Ce sont les bandes de papier perforé de l'orgue de Barbarie ou du métier jacquard. Une bascule électronique ou un interrupteur sont aussi des mémoires élémentaires comme nous le verrons.

1. - LES MÉMOIRES

1. 1. - DÉFINITIONS

Mémoire : On appelle mémoire, tout système permettant de conserver une information et d'en disposer par la suite : par exemple un bit, un octet (huit bits) ou plus généralement un mot de n bits ou Byte.

Capacité : On appelle capacité d'une mémoire le nombre de bits qu'elle peut conserver : on l'exprime généralement en octets ou en kilooctets (1024 octets) ou encore en mégaoctets (1024 kilooctets).

On distingue la capacité théorique ou non formatée de la capacité formatée. Cette dernière est la capacité réellement utilisable après déduction de bits de service nécessaires dans certaines technologies.

Temps d'accès : (Access time). On appelle temps d'accès le temps nécessaire pour aller lire ou écrire une information en mémoire.

Temps de cycle : Temps séparant deux opérations successives de lecture ou d'écriture.

Mémoire de masse : Elle est caractérisée par sa grande capacité et généralement par un temps d'accès élevé.

Mémoire centrale de calcul : Elle est généralement caractérisée par sa capacité plus limitée et un temps d'accès très court. Le contenu des mémoires de masse et des mémoires centrales fera l'objet d'une étude du cours microprocesseur.

Mémoire volatile : Une mémoire est dite volatile lorsqu'elle perd ses informations en l'absence d'alimentation électrique.

Adresse : Dans une mémoire, les données (succession de 1 bits 1 ou 0) sont stockées dans des cases fictives dont le numéro d'ordre est l'adresse de la case considérée. On appelle l'opération de recherche liée à l'utilisation de l'adresse : adressage.

Mémoire à accès série : Pour les lire, il est nécessaire de lire les informations dans l'ordre où elles ont été écrites.

Mémoire à accès aléatoire : L'accès aux informations ne s'y fait pas dans un ordre prédéterminé.

En informatique, de nombreux systèmes pour mémoriser l'information ont été successivement utilisés.

Il existe deux groupes de mémoires : les mémoires utilisant un entraînement mécanique et les mémoires électroniques.

Parmi les mémoires utilisant un entraînement mécanique, on peut en distinguer plusieurs sortes : en voici les principaux types.

HAUT DE PAGE 1. 2. - LES MÉMOIRES PAPIERS

1. 2. 1. - BANDES PERFORÉES EN PAPIER, EN MYLAR, MAIS AUSSI EN MÉTAL (FIGURE 1).

Ruban_perfore_selon_le_code_ASCII.gif

La bande perforée est munie en son milieu d'un canal d'entraînement. Le code correspondant à un caractère est inscrit transversalement grâce à des perforations qui représentent les bits à 1 ou à 0. Le nombre de perforations (généralement bit à 1) est pair ou impair, à cet effet un canal est réservé au bit de parité ou d'imparité.

Il existe de nombreux codes développés par chaque constructeur. Ce système qui fut très répandu sur les facturières électromécaniques est encore utilisé sur certaines machines à commande numérique (fraiseuses, tours, etc...).

Il est lent, son accès est série : c'est-à-dire qu'il est nécessaire de lire toute la bande dans l'ordre, avant d'atteindre les données recherchées. Il est progressivement remplacé par les disquettes.

1. 2. 2. - CARTES PERFORÉES : 80 COLONNES TYPE I.B.M. (FIGURE 2)

Carte_80_colonnes_perforee.gif

Les codes sont réalisés au moyen de perforations rectangulaires selon un principe analogue à celui de la bande perforée, par un perforateur électromécanique ou par brûlage ; la lecture s'effectue au moyen de palpeurs, de balais, par détection de variations diélectriques, ou par lecture optique.

Ce système est en voie de disparition car il est trop lent et peu pratique, il date du tout début du siècle.

Ce système, comme le précédent, ne permet qu'une seule écriture (il n'est pas question de reboucher les trous !).

HAUT DE PAGE 1. 3. - LES MÉMOIRES MAGNÉTIQUES

1. 3. 1. - LES BANDES MAGNÉTIQUES A CODAGE NUMÉRIQUE

Sur ces bandes magnétiques, on écrit l'information sous forme de 1 et de 0.

a) Bande magnétique

La bande magnétique est constituée d'un support plastique en mylar recouvert d'oxyde de fer ou de chrome en fines particules agglomérées avec un liant.

Elle peut être conditionnée en bande, en vrac, ou en cassettes.

b) Principe de l'écriture

Sur la bande, le champ magnétique produit par l'électro-aimant dans l'entrefer «e» permet d'orienter les particules d'oxyde qui conservent après l'arrêt de l'excitation, un champ rémanent (figure 3).

Tete_de_lecture_ecriture.gif

Ces champs rémanents peuvent à l'inverse être transformés en impulsions électriques, c'est ce qui se passe à la lecture.

Il existe différents codes d'écriture. Comme sur la bande perforée, un code est écrit transversalement sur plusieurs pistes longitudinales.

Les données sont mises sous forme de blocs de 80 ou de 200 caractères (figure 4).

Structure_d_un_bloc_de_caracteres.gif

Afin de détecter les erreurs d'écriture et de lecture, on utilise un bit de parité (ou d'imparité) qui donne la parité transversale, ainsi que deux caractères supplémentaires appelés LRCC (Length Redundancy Character Check), en français, caractère de contrôle de parité longitudinale et CRCC (Cyclic Redundancy Character Check), en français, caractère de contrôle de redondance cyclique.

Ces deux derniers caractères sont à l'écriture, déduits des données figurant dans le bloc d'information, au moyen d'une opération logique ; en faisant à la lecture l'opération inverse, on peut savoir si le bloc d'information a bien été écrit correctement sur la bande.

1. 3. 2. - LES BANDES MAGNÉTIQUES A CODAGE EN FRÉQUENCE SONORE (STANDARD KANSAS CITY)

Ce mode d'écriture est utilisé principalement dans les systèmes grand public et dans tous les cas dans les systèmes de faibles capacités (ordinateurs ou automatismes).

On utilise une cassette standard (type Philips) ou une cartouche de type 3M (figure 5) sur laquelle on convertit les bits 1 et 0 en fréquences sonores (figure 6).

Exemples_de_cassettes_magnetiques.gifPrincipe_du_codage_le_standard_Kansas_City.gif

  • 4 périodes de 1 200 Hz représentent le 0

  • 8 périodes de 2 400 Hz représentent le 1.

Ce type d'écriture est donc analogique.

Ces mémoires sont de type série ; la lecture et l'écriture y sont possibles.

1. 3. 3. - LES CYLINDRES MAGNÉTIQUES (ANCÊTRES DES DISQUES MAGNÉTIQUES)  (FIGURE 7)

Ils sont aujourd'hui abandonnés.

Memoire_a_cylindres_magnetiques.gif

HAUT DE PAGE 1. 3. 4. - LES DISQUES MAGNÉTIQUES

Cette technique en pleine évolution tend à supplanter tous les autres systèmes de mémoires à entraînement mécanique.

Le support magnétique se compose d'un disque rigide en aluminium ou d'un disque souple en mylar, l'un comme l'autre recouvert d'une couche d'oxyde magnétique, elle-même recouverte d'une couche antistatique et lubrifiante.

Il existe différents types de disque :

a) Les disques simples

  • Disques durs inamovibles dits WINCHESTER.

  • Disques à têtes fixes : ils sont rapides mais très coûteux et aujourd'hui abandonnés (figure 8).

Disque_a_tetes_fixes.gif

  • Disques durs à têtes mobiles simple face (figure 9).

Disque_a_tetes_mobiles.gif

  • Disques souples ou disquettes dits «Floppy discs» de diamètre 8 pouces, 5 pouces 1/4, 3 pouces 1/2 (figure 10).

Schema_d_une_disquette.gifDifferents_types_de_disquettes.gif

b) Les disques multiples ou empilages de disques encore appelés «dis-packs» (figure 11).

Dispack.gif  

On appelle «dis-pack» un ensemble de plusieurs disques durs reliés par leur centre. Comme pour les disquettes, il existe plusieurs diamètres de disques : 14 pouces, 8 pouces, 5 pouces, 3 pouces.

Nota : 1 pouce (mesure anglaise) = 2,54 cm.

1. 3. 5. - ORGANISATION D'UN DISQUE MAGNÉTIQUE  (FIGURE 12)

L'organisation générale est commune à tous les disques.

Organisation_d_un_disque_souple_5_pouces.gif

Un disque comprend des pistes concentriques divisées en secteurs comme représenté figure 12. Sur chaque segment ainsi déterminé, on peut écrire un certain nombre d'octets (en général 128 à 256).

Chaque segment est caractérisé par une adresse comprenant le numéro de la piste et celui du secteur ainsi que dans le cas de disques double face ou de disques multiples, le numéro de la face utilisée.

Pour aller lire sur le disque, il sera donc nécessaire de déplacer la tête de lecture pour la positionner sur le secteur et la piste choisis. On dira qu'on adresse le système.

Le déplacement de la tête de lecture est commandé au moyen d'un mécanisme approprié. Reportez-vous aux figures 9 et 10.

L'écriture proprement dite est réalisée selon le même principe général que celui utilisé pour l'écriture sur bande, mais cette fois-ci, l'information n'étant écrite que sur une seule piste, les bits sont écrits en série les uns derrière les autres. Il existe également un caractère de contrôle analogue au CRCC.

La figure 13 permet de comparer les caractéristiques de différents types de mémoires de masse.


Fig. 13. - Différents types de mémoires informatiques à entraînement mécanique.
Support Capacité type (octets) Temps d'accès moyens en secondes
Carte perforée (80 colonnes à 600 cartes / mn) 80 150
Bande perforée 120 K 500
Carte magnétique 5 000 10
Cassette magnétique 300 K 10 à 100
Minicassette 64 K 20 à 150
Disquette (1 face, simple densité) 300 K 0,45
Minidisquette 100 K 0,8
Cartouche magnétique 2 M 20 à 60
Mini cartouche 270 K 15
Mini disque rigide 8 pouces 5 M 0,1
Disque rigide 14 pouces < 5 M 0,08

HAUT DE PAGE 1. 4. - LES DISQUES OPTIQUES

Ces systèmes sont utilisés pour la mémorisation des sons, ils tendent à remplacer les anciens disques à enregistrement analogique, dits microsillons 33 ou 45 tours / minute qui fonctionnent grâce à l'effet piézo-électrique.

Le signal sonore à enregistrer est échantillonné puis quantifié et enregistré sous forme numérique. Les 1 et les 0 ainsi obtenus sont matérialisés par l'absence ou la présence de trous de 0,5 µm de largeur et 0,1 µm de profondeur gravés sur un disque de matière synthétique nickelé. Les bits sont écrits en série selon une piste en spirale comme dans un microsillon classique, comme représenté figure 14. Cette écriture est réalisée par matriçage comme pour les disques microsillon.

Les_pistes_d_un_disque_compact_Philips.gif

La lecture est réalisée grâce au faisceau de lumière cohérente émis par un laser comme illustrer figure 15. Celui-ci vient traverser la couche protectrice transparente recouvrant le disque et se réfléchir sur la pellicule métallique.

Le_systeme_de_lecture_optique.gif

Une cellule photoélectrique analyse le faisceau réfléchi et peut ainsi déceler la présence ou l'absence de trous sur la portion de piste explorée.

Le signal mis en évidence par le capteur photoélectrique apparaît sous forme de 1 et de 0.

Ces mémoires à lecture autorisée seule, sont appelées à d'autres développements tels que la mémorisation d'images (Vidéodisque Philips) ou même à mémoriser n'importe quel type d'information.

Ces mémoires sont actuellement à accès série.



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