Mémoire avec pièces mobiles :« Drives »

Les premières formes de stockage de données numériques impliquant des pièces mobiles étaient celles de la carte papier perforée.

Joseph Marie Jacquard a inventé un métier à tisser en 1780 qui suivait automatiquement les instructions de tissage définies par des trous soigneusement placés dans des cartes en papier.

Cette même technologie a été adaptée aux calculateurs électroniques dans les années 50, les cartes étant lues mécaniquement (contact métal sur métal par les trous), pneumatique (air soufflé par les trous, présence d'un trou détectée par la contre-pression de la buse d'air), ou optiquement (lumière passant à travers les trous).

Une amélioration par rapport aux cartes en papier est la bande de papier, encore utilisée dans certains environnements industriels (notamment l'industrie des machines-outils à commande numérique), où le stockage des données et les exigences de vitesse sont faibles et la robustesse est très appréciée.

Au lieu du papier en fibre de bois, du mylar est souvent utilisé, la lecture optique du ruban étant la méthode la plus populaire.

La bande magnétique (très similaire à une cassette audio ou vidéo) était la prochaine amélioration logique des supports de stockage.

Il est encore largement utilisé aujourd'hui, comme moyen de stocker des données de « sauvegarde » pour l'archivage et la restauration d'urgence pour d'autres méthodes de stockage de données plus rapides.

Comme la bande de papier, la bande magnétique est un accès séquentiel plutôt qu'un accès aléatoire. Dans les premiers systèmes informatiques domestiques, une cassette audio ordinaire était utilisée pour stocker les données sous forme modulée, les 1 et les 0 binaires représentés par différentes fréquences (semblables à la communication de données FSK).

La vitesse d'accès était terriblement lente (si vous lisiez le texte ASCII de la bande, vous pourriez presque suivre le rythme des lettres apparaissant sur l'écran de l'ordinateur !), mais c'était bon marché et assez fiable.

La bande a subi l'inconvénient d'être un accès séquentiel. Pour remédier à ce point faible, des « lecteurs » de stockage magnétique avec des supports en forme de disque ou de tambour ont été construits.

Un moteur électrique fournissait un mouvement à vitesse constante. Une bobine de lecture/écriture mobile (également connue sous le nom de « tête ») a été fournie qui pourrait être positionnée via des servomoteurs à divers endroits sur la hauteur du tambour ou le rayon du disque, donnant un accès presque aléatoire (vous il faut encore attendre que le tambour ou le disque tourne dans la bonne position une fois que la bobine de lecture/écriture a atteint le bon emplacement).

La forme du disque se prêtait le mieux aux supports portables, et donc à la disquette est né.

Les disquettes (appelées ainsi parce que le support magnétique est fin et flexible) étaient à l'origine fabriquées dans des formats de 8 pouces de diamètre.

Plus tard, la variété 5-1/4 pouces a été introduite, qui a été rendue pratique par les progrès de la densité des particules de support. Toutes choses étant égales par ailleurs, un disque plus grand a plus d'espace sur lequel écrire des données.

Cependant, la densité de stockage peut être améliorée en réduisant les petits grains de matériau d'oxyde de fer sur le substrat du disque.

Aujourd'hui, la disquette 3-1/2 pouces est le format prédominant, avec une capacité de 1,44 Mo (2,88 Mo sur les lecteurs SCSI).

D'autres formats de disques portables deviennent populaires, avec les disques 100 Mo « ZIP » et 1 Go « JAZ » d'IoMega faisant partie de l'équipement d'origine sur certains ordinateurs personnels.

Pourtant, les lecteurs de disquettes ont l'inconvénient d'être exposés à des environnements difficiles, d'être constamment retirés du mécanisme de lecteur qui lit, écrit et fait tourner le support.

Les premiers disques étaient des unités fermées, scellées de toute poussière et autres particules, et n'étaient certainement pas portable.

Le fait de conserver le support dans un environnement clos a permis aux ingénieurs d'éviter complètement la poussière, ainsi que les champs magnétiques parasites.

Ceci, à son tour, a permis un espacement beaucoup plus étroit entre la tête et le matériau magnétique, résultant en un champ magnétique beaucoup plus concentré pour écrire des données sur le matériau magnétique.

La photographie suivante montre un disque dur « plateau » d'une capacité de stockage d'environ 30 Mo. Un stylo à bille a été placé près du bas du plateau pour référence de taille :

Les lecteurs de disque modernes utilisent plusieurs plateaux en matériau dur (d'où le nom de « disque dur ») avec plusieurs têtes de lecture/écriture pour chaque plateau.

L'écart entre la tête et le plateau est beaucoup plus petit que le diamètre d'un cheveu humain. Si l'environnement hermétique à l'intérieur d'un disque dur est contaminé par l'air extérieur, le disque dur sera rendu inutilisable. La poussière se logera entre les têtes et les plateaux, causant des dommages à la surface du support.

Voici un disque dur à quatre plateaux, bien que l'angle de prise de vue ne permette de visualiser que le plateau supérieur.

Cette unité est complète avec un moteur d'entraînement, des têtes de lecture/écriture et l'électronique associée. Il a une capacité de stockage de 340 Mo et a à peu près la même longueur que le stylo à bille montré sur la photo précédente :

Bien qu'il soit inévitable que la technologie des pièces fixes remplace les disques mécaniques à l'avenir, les disques électromécaniques de pointe actuels continuent de rivaliser avec les dispositifs de mémoire non volatile « à semi-conducteurs » en termes de densité de stockage et à moindre coût. En 1998, un disque dur de 250 Mo a été annoncé qui était approximativement de la taille d'un quart (plus petit que le moyeu du plateau métallique au centre de la dernière photographie du disque dur) ! Dans tous les cas, la densité et la fiabilité du stockage continueront sans aucun doute à s'améliorer.

L'avènement de la musique encodée numériquement a été une incitation à l'avancement de la technologie de stockage de données numériques.

Une coentreprise entre Sony et Phillips a abouti à la sortie du « disque audio compact » (CD) au public à la fin des années 80.

Cette technologie est de type lecture seule, le support étant un disque en plastique transparent soutenu par une fine pellicule d'aluminium.

Les bits binaires sont codés sous forme de creux dans le plastique qui font varier la longueur de trajet d'un faisceau laser de faible puissance. Les données sont lues par le laser de faible puissance (dont le faisceau peut être focalisé plus précisément que la lumière normale) réfléchissant l'aluminium vers un récepteur de cellule photoélectrique.

Les avantages des CD par rapport aux bandes magnétiques sont légion. Étant numérique, l'information est très résistante à la corruption.

Étant sans contact en fonctionnement, il n'y a pas d'usure due au jeu. Étant optiques, ils sont immunisés contre les champs magnétiques (qui peuvent facilement corrompre les données sur les bandes magnétiques ou les disques).

Il est possible d'acheter des « graveurs » de CD qui contiennent le laser haute puissance nécessaire pour graver sur un disque vierge.

Dans la foulée de l'industrie de la musique, l'industrie du divertissement vidéo a tiré parti de la technologie du stockage optique avec l'introduction du Digital Video Disc , ou DVD.

Utilisant un disque en plastique de taille similaire à celui du CD de musique, un DVD utilise un espacement plus étroit des creux pour obtenir une densité de stockage beaucoup plus grande.

Cette densité accrue permet d'encoder des longs métrages sur un support DVD, avec des informations triviales sur le film, les notes du réalisateur, etc.

Beaucoup d'efforts sont dirigés vers le développement d'un disque optique de lecture/écriture pratique (CD-W). Le succès a été trouvé dans l'utilisation de substances chimiques dont la couleur peut être modifiée par exposition à une lumière laser brillante, puis « lue » par une lumière de plus faible intensité. Ces disques optiques sont immédiatement identifiés par leurs surfaces colorées caractéristiques, par opposition à la face inférieure argentée d'un CD standard.

FICHES DE TRAVAIL CONNEXES :

• Fiche de travail sur les périphériques de mémoire