La mémoire
La mémoire désigne les composants électroniques qui servent à stocker des données numériques. Toutes ces données sont en binaire. Par souci, d'économie et d'optimisation de l'espace et du temps, on a inventé une multitude de mémoires ayant chacune un rôle précis.
Les critères de mémoire
La qualité d'une mémoire s'évalue sur plusieurs critères :
- la volatilité : la faculté de conserver les données lorsque l'appareil est hors tension
- la capacité : le volume total d'information qu'elle peut contenir
- le débit : la quantité de données traitée en une seule fois (en bits par seconde)
- le temps d'accès : la durée nécessaire pour trouver et modifier une information
- le temps de cycle : la durée minimale entre deux accès
La mémoire de masse
Aussi appelée « mémoire physique » ou « mémoire externe » , elle permet de conserver des données à long terme. Elle comprend les supports magnétique (comme le disque dur), optiques (CD, DVD, Blu-ray), les mémoires mortes et les mémoires flash.
Le disque dur
Le disque dur (abrégé en DD, HD ou HDD) est un support magnétique de stockage de masse. Un contrôleur de disque pourvu d'un interface virtuel (IDE, S-ATA...) reçoit et exécute les instructions transmises depuis l'extérieur : il transmet les données entrantes et sortantes. Pour cela, le contrôleur déplace un bras mû par électromagnétisme. À l'extrémité de ce bras articulé, se situent des de lecture/écriture. Plusieurs disques empilés montés sur un moteur électrique tournent à vitesse constante (généralement 3 600, 7 200, 15 000 tr/min). Entre chaque disque, se trouve une de ces têtes espacées de quelques nanomètres seulement. La surface des disques est recouverte d'un film magnétique divisé en pistes et en secteurs pour délimiter les données (pour la norme ATA : 512 octets par secteur). La tête d'écriture utilise un micro-courant électrique pour polariser une infime fraction d'un secteur, et ainsi écrire une valeur binaire, tandis que la tête de lecture, émet un signal électrique en fonction du champ magnétique détecté. Ainsi est assuré le transfert d'information pour le disque dur.
Les disques optiques
Les CD, DVD et Blu-ray sont des disques optiques. Les informations sont stockées en spirale depuis le centre vers le bord. Sur la spirale, on trouve une série de creux et de plaines. Ces différences de hauteur matérialisent l'information binaire. Une tête de lecteur parcours le disque en émettant deux faisceaux laser parallèles. Lorsque les deux faisceaux touchent une même creux ou une même plaine, ils renvoient des ondes en phase qui sont interprétées d'une certaine façon ; mais lorsque la tête de lecture se trouve au niveau d'un relief, les ondes sont en opposition de phase et elles sont interprétées de la façon opposée. La quantité d'information stockable a été augmentée au cours du temps. En effet, comme le laser est minuscule, il subit un phénomène de diffraction : un tache se forme au lieu d'un point. Pour pallier à cela, on diminue la longueur d'onde du laser (780 nm pour les CD, 650 nm pour les DVD, 405 nm pour un Blu-ray), ce qui permet d'augmenter la densité de données stockables.
Les mémoires mortes
Les mémoires mortes (en anglais ROM pour Read Only Memory) sont des mémoires non volatiles dont le contenu est fixé à l'avance est n'est pas censé être modifiable (lecture seulement), par exemple le BIOS, ou les cartouches de jeu vidéo. Il existe aussi des CD-ROM. Les mémoires mortes ont évolué au fil des décennies :
- Les PROM (Programmable ROM) ont été inventées en 1956 par Wen Tsing Chow pour l'USAF. Elles ne sont programmables qu'une seule fois : on fait griller certains fusibles de la mémoire (un 0) et on en laisse d'autres intacts (un 1) pour simuler le code binaire.
- Les EPROM (Erasable PROM) succèdent aux PROM en 1971, inventées par Dov Frohman d'Intel. Elles reposent sur le même principe, sauf que les fusibles peuvent êtres régénérés par ultraviolet. Cette opération reste toutefois longue et requiert un matériel spécialisé. De plus, la mémoire est intégralement réinitialisée et nécessite d'être ôtée avant manipulation.
- Enfin, les EEPROM (Electrically Erasable PROM) ont été inventées en 1977 par Eli Harari. Elles ont la capacité d'être reprogrammable à volonté et ce sans manipulation physique des composants.
La mémoire flash
C'est la technologie actuelle (depuis les années 1980, grâce à Fujio Masuoka, pour Toshiba) dérivée de l'EEPROM. Contrairement à cette dernière, il est possible de programmer plusieurs endroits de la mémoire en même temps, ce qui diminue le temps d'accès et de cycle. Les clés USB et les disques SSD (pour Solid-State Drive) sont basés sur la mémoire flash. Ces derniers sont plus résistants, plus rapides et moins bruyants que les disques durs classiques du fait qu'ils ne possèdent pas de parties mécaniques mobiles. Cependant, ils sont également plus chers et ne peuvent pas être réécrits indéfiniment. Elle est souvent qualifiée de mémoire vive rémanente car elle a les caractérisques de cette dernière et est non volatile.
La mémoire centrale
La mémoire centrale ou RAM en anglais (Random Access Memory) est volatile ; elle sert à stocker toutes les données temporaires pour les programmes, le démarrage de l'ordinateur... Cette volatilité lui vaut le nom de mémoire vive, contrairement à la mémoire morte. La mémoire RAM est divisée en plusieurs catégories.
La DRAM
La DRAM (Dynamic RAM) est la principale mémoire RAM: on peut la schématiser par une grille remplie de couples transistor/condensateur. Certains condensateurs sont chargés, ils représentent les 1, les vides représentent des 0. Malheureusement, ces condensateurs se déchargent très rapidement et ils doivent être périodiquement alimentés (quelques millisecondes), d'où le terme de mémoire dynamique. Ce type de mémoire est dit à accès direct, contrairement à un accès séquentiel où les données sont alignés sur une bande (exemple un disque optique). Cette particularité en fait la plus rapide de toutes les mémoires.
La SRAM
La SRAM (Static RAM) consomme moins que la DRAM, mais elle est beaucoup plus onéreuse et plus volumineuse. Comme elle n'a pas besoin de rafraîchissement et qu'elle est encore plus rapide que la DRAM, on l'utilise comme cache pour le processeur : elle sert d'intermédiaire entre les deux.
La mémoire virtuelle
La mémoire virtuelle est purement logicielle : c'est un espace réservé sur le disque dur pour accomplir les mêmes tâches que la mémoire vive, mais sans ses capacités...
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