Pourquoi le numérique ?

Bien que de nombreux manuels fournissent de bonnes introductions à la technologie de la mémoire numérique, j'ai l'intention de rendre ce chapitre unique en présentant les technologies passées et présentes avec un certain degré de détail. Bien que bon nombre de ces conceptions de mémoire soient obsolètes, leurs principes fondamentaux sont toujours très intéressants et éducatifs, et peuvent même trouver une réapplication dans les technologies de mémoire du futur.

L'objectif fondamental de la mémoire numérique est de fournir un moyen de stocker et d'accéder à des données binaires :des séquences de 1 et de 0. Le stockage numérique de l'information présente des avantages par rapport aux techniques analogiques, tout comme la communication numérique de l'information présente des avantages par rapport à la communication analogique.

Cela ne veut pas dire que le stockage de données numériques est sans équivoque supérieur à l'analogique, mais il résout certains des problèmes les plus courants associés aux techniques analogiques et trouve ainsi une immense popularité dans les applications grand public et industrielles. Le stockage de données numériques complète également bien la technologie de calcul numérique et trouve ainsi une application naturelle dans le monde des ordinateurs.

L'avantage le plus évident du stockage de données numériques est la résistance à la corruption. Supposons que nous allions stocker une donnée concernant l'amplitude d'un signal de tension en magnétisant un petit morceau de matériau magnétique. Étant donné que de nombreux matériaux magnétiques conservent très bien leur force de magnétisation au fil du temps, ce serait un support logique candidat pour le stockage à long terme de ces données particulières (en fait, c'est précisément ainsi que fonctionne la technologie des bandes audio et vidéo :une fine bande de plastique est imprégnée avec des particules d'oxyde de fer, qui peuvent être magnétisées ou démagnétisées via l'application d'un champ magnétique à partir d'une bobine d'électro-aimant.

Les données sont ensuite extraites de la bande en déplaçant la bande magnétisée devant une autre bobine de fil, les points magnétisés sur la bande induisant une tension dans cette bobine, reproduisant la forme d'onde de tension initialement utilisée pour magnétiser la bande).

Si nous représentons un signal analogique par la force de magnétisation sur des points de la bande, le stockage des données sur la bande sera sensible au plus petit degré de dégradation de cette magnétisation. Au fur et à mesure que la bande vieillit et que la magnétisation s'estompe, l'amplitude du signal analogique représenté sur la bande semblera être inférieure à ce qu'elle était lorsque nous avons enregistré les données pour la première fois.

De plus, si des champs magnétiques parasites altèrent la magnétisation sur la bande, même si ce n'est que faiblement, cette modification de l'intensité du champ sera interprétée lors de la relecture comme une altération (ou une corruption) du signal qui a été enregistré. . Étant donné que les signaux analogiques ont une résolution infinie, le plus petit degré de changement aura un impact sur l'intégrité du stockage des données.

Si nous utilisions cette même bande et stockions les données sous forme numérique binaire, cependant, la force de magnétisation sur la bande tomberait en deux niveaux discrets :« élevé » et « bas », sans aucun état intermédiaire valide. Au fur et à mesure que la bande vieillissait ou était exposée à des champs magnétiques parasites, ces mêmes emplacements sur la bande subiraient une légère altération de l'intensité du champ magnétique, mais à moins que les altérations ne soient extrêmes , aucune corruption de données ne se produirait lors de la relecture de la bande.

En réduisant la résolution du signal imprimé sur la bande magnétique, nous avons acquis une immunité significative contre le type de dégradation et de « bruit » affectant généralement les données analogiques stockées. D'un autre côté, la résolution de nos données serait limitée à la vitesse de balayage et au nombre de bits émis par le convertisseur A/N qui a interprété le signal analogique d'origine, de sorte que la reproduction ne serait pas nécessairement « meilleure » ​​qu'avec l'analogique, simplement plus robuste. Avec la technologie de pointe des A/D modernes, cependant, le compromis est acceptable pour la plupart des applications.

De plus, en codant différents types de données dans des schémas de nombres binaires spécifiques, le stockage numérique nous permet d'archiver une grande variété d'informations qui sont souvent difficiles à encoder sous forme analogique. Le texte, par exemple, est représenté assez facilement avec le code ASCII binaire, sept bits pour chaque caractère, y compris les signes de ponctuation, les espaces et les retours chariot. Une plus large gamme de texte est codée à l'aide de la norme Unicode, de la même manière.

Tout type de données numériques peut être représenté à l'aide de la notation binaire sur les supports numériques, et tout type d'information pouvant être encodée sous forme numérique (ce que presque tout type peut !) est également stockable. Des techniques telles que la détection d'erreurs de parité et de somme de contrôle peuvent être utilisées pour se prémunir davantage contre la corruption des données, d'une manière à laquelle l'analogique ne se prête pas.