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.
1. 2. 1. - BANDES PERFORÉES EN PAPIER, EN MYLAR, MAIS AUSSI EN MÉTAL (FIGURE 1).
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.
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 !).
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).
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).
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).
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)
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).
Disques durs à têtes mobiles
simple face (figure 9).
Disques souples ou disquettes
dits «Floppy discs» de diamètre
8
pouces, 5 pouces 1/4, 3
pouces 1/2 (figure 10).
b) Les disques multiples ou
empilages de disques encore appelés «dis-packs»
(figure 11).
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.
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.
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.
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.
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.
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