MÉMOIRES NUMÉRIQUES

MÉMOIRES NUMÉRIQUES

Les mémoires numériques sont associées aux systèmes informatiques, qui font appel au concept de mémoire pour stocker et récupérer des informations binaires lors des traitements de données numériques. À l’aube de l’informatique, les mémoires numériques étaient, comme les ordinateurs, réalisées à l’aide de tubes à vide ou de cartes perforées, ou encore de bandes magnétiques, selon leur application. L’invention des «puces», ou circuits intégrés semi-conducteurs, en 1958, a révolutionné le monde de l’informatique, d’abord, notre vie quotidienne, ensuite.

Les mémoires à semiconducteurs sont à la pointe des progrès technologiques en matière de réalisation de circuits intégrés. Elles représentent la part la plus importante de ce marché, et c’est sur elles que les sociétés de micro-électronique investissent le plus d’efforts en recherche et développement pour améliorer sans cesse leur compétitivité. Cependant, depuis le début des années quatre-vingt, les Japonais dominent largement le marché mondial des mémoires à semiconducteurs. On a également observé l’apparition de constructeurs basés en Corée du Sud et à Taiwan.

La capacité de stockage des mémoires à semiconducteurs est multipliée en moyenne par quatre tous les trois ans. Dans le même temps, la surface occupée par un bit d’information est divisée par deux, et le prix par bit est réduit d’un facteur voisin de cinq tous les ans!

Les mémoires numériques sont présentes dans tous les domaines: dans les gros ordinateurs scientifiques ou de gestion de données, mais aussi, et surtout, dans les stations de CAO-DAO, les micro-ordinateurs, les photocopieurs, les consoles de jeux vidéo, les téléviseurs, les magnétoscopes, les cartes à puce, l’électroménager, les appareils photographiques, etc. Nous ne pourrions plus nous en passer!

Les mémoires magnétiques, traditionnellement utilisées comme mémoires de stockage de masse, améliorent aussi leurs performances, et la capacité des lecteurs de disques des micro-ordinateurs augmente d’un facteur deux chaque année.

Classification des mémoires

Une mémoire numérique se caractérise par un ensemble de points tous identiques pouvant contenir une information sous formes de bits (niveaux logiques 0 ou 1) ou sous forme de mots de 8, 16, 32 ou 64 bits, selon l’organisation interne de la mémoire. L’accès à l’information se fait généralement à l’aide d’adresses (également des mots binaires) envoyées par le microprocesseur avec lequel la mémoire est connectée. On caractérise généralement une mémoire par sa capacité, c’est-à-dire le nombre total de bits qu’elle peut contenir, par sa configuration, soit l’organisation des données d’entrée-sortie en mots de 1 à 64 bits, et par son temps d’accès, autrement dit le temps qui est nécessaire au microprocesseur pour récupérer une donnée.

En informatique, les mémoires numériques sont utilisées pour stocker soit des programmes (de calcul scientifique, de gestion, d’exécution d’instructions, de systèmes d’exploitation, etc.), soit des données (des valeurs numériques ou alphanumériques, des adresses, etc.). Les mémoires numériques sont généralement divisées en deux groupes: les mémoires internes à l’ordinateur, formant la mémoire centrale du système informatique, et les mémoires externes à l’ordinateur, ou mémoires périphériques.

Les mémoires internes sont généralement montées sur la «carte mère» de l’unité centrale et sont réalisées en circuits intégrés semiconducteurs. Elles permettent au microprocesseur du micro-ordinateur de ranger de manière temporaire des informations pendant la réalisation des opérations qu’il effectue. Les vitesses de communication entre la mémoire et le microprocesseur sont donc compatibles.

Les mémoires externes sont principalement utilisées pour stocker des programmes ou des fichiers de données. Elles doivent donc avoir comme caractéristiques principales d’être non volatiles – c’est-à-dire de garder l’information stockée en mémoire très longtemps (plusieurs années) –, de permettre une grosse capacité de stockage – de quelques mégaoctets à plusieurs centaines de mégaoctets ^{[cf. ORDINATEURS]} – et d’être éventuellement transportables. Ces mémoires sont en général réalisées sur des supports magnétiques tels que cassettes, disquettes ou disques durs.

Les mémoires à semiconducteurs

Le développement fulgurant des systèmes électroniques sophistiqués (micro-informatique, télécommunications, automobile, télévision, etc.) a entraîné la demande de capacités mémoires de plus en plus importantes: à titre d’exemple, le marché mondial des dispositifs à semiconducteurs est passé, de 1982 à 1990, de 14,4 à 56,8 milliards de dollars. Dans le même temps, celui des mémoires à semiconducteurs a évolué de 2,75 à 12,7 milliards de dollars (22 p. 100 du marché mondial), soit une croissance relative encore plus grande. Parmi les mémoires à semiconducteurs, les mémoires MOS (cf. SEMICONDUCTEURS et TRANSISTORS ET THYRISTORS) sont les plus répandues et aussi les plus stratégiques. La répartition, en 1990, du marché mondial des mémoires à semiconducteurs était la suivante: la part la plus importante (52 p. 100) était occupée par les mémoires DRAM; venaient ensuite les mémoires non volatiles, avec un total de 27 p. 100 (9 p. 100 pour les ROM, 16 p. 100 pour les EPROM, 2 p. 100 pour les EEPROM), et enfin les mémoires SRAM, avec 21 p. 100. Une des caractéristiques majeures de l’évolution des mémoires MOS réside dans la formidable et constante amélioration des performances et de la densité d’intégration. De même, l’augmentation de la productivité des unités de fabrication a permis de réduire en permanence le coût par bit (une mémoire DRAM de 1 Mbit coûtait moins de 5 dollars en 1994). Au cours des années 1970, les mémoires MOS étaient principalement réalisées avec la technologie nMOS, qui présentait l’avantage d’être peu coûteuse (sa technologie est simple) et performante en vitesse. Avec l’avènement des grandes capacités mémoires (typiquement, au-delà de 256 kbit), la technologie CMOS s’est imposée au début des années 1980, principalement pour des raisons de consommation: l’inverseur CMOS ne consomme qu’en commutation; la consommation au repos d’un circuit complexe réalisé en technologie CMOS est donc très faible (quelques microampères). Cette technologie est à la base de la réalisation des circuits VLSI (Very Large Scale Integration ); elle est, en coût par bit, aussi compétitive que la technologie nMOS. Une technologie mixte CMOS plus bipolaire (BiCMOS) est apparue, principalement pour améliorer encore la vitesse de fonctionnement des mémoires SRAM.

Les mémoires à semiconducteurs sont enfin réparties en deux grandes catégories:

– les mémoires vives , désignées par le sigle générique RAM, pour Random Access Memory , c’est-à-dire mémoire à accès aléatoire; ce sont des mémoires dans lesquelles on peut à tout moment écrire ou lire des informations, et ce, tant que l’alimentation électrique est présente;

– les mémoires mortes ou ROM (Read-Only Memory ) sont des mémoires qui ne peuvent être que lues à partir du moment où les informations y ont été écrites; en revanche, elles possèdent la propriété de garder l’information très longtemps (spécification typique: 10 ans), même en l’absence d’alimentation électrique.

Le circuit mémoire à semiconducteurs est généralement constitué d’un certain nombre d’entrées correspondant au nombre de bits d’adresses nécessaires pour accéder à l’ensemble du plan mémoire, de circuits de décodage, d’un amplificateur de lecture, de circuits d’interface entrées-sorties, et d’un certain nombre de sorties correspondant au nombre de bits sur lequel les données de sorties sont codées (fig. 1). Toutes ces mémoires sont montées dans des boîtiers spécifiques pour circuits intégrés, destinés à être soudés ou brochés sur des cartes de circuits imprimés.

Les mémoires RAM

Les mémoires RAM sont donc à accès aléatoire, c’est-à-dire que l’on peut accéder avec le même temps à n’importe quel point mémoire du circuit. Ces mémoires sont divisées en deux catégories: les mémoires DRAM et les mémoires SRAM.

La mémoire DRAM (Dynamic RAM, ou RAM dynamique) est le circuit possédant le point mémoire le plus simple: celui-ci est constitué d’un transistor d’accès et d’une capacité (fig. 2). L’inconvénient majeur de la cellule DRAM réside dans le fait que la capacité de chaque point mémoire présente inévitablement des courants de fuite qui, même s’ils sont faibles, vont finir par décharger complètement cette capacité. Pour pallier cette perte d’information, on a recours à une opération de «rafraîchissement» (refresh ) du plan mémoire qui consiste à venir réécrire périodiquement (typiquement toutes les 2 ou 4 millisecondes) un 1 logique dans les cellules où un 1 a été inscrit préalablement. Cette fonction de rafraîchissement nécessite une circuiterie supplémentaire (adressage par balayage du plan mémoire, horloge, réécriture, etc.) qui était au début gérée par le microprocesseur lui-même. Les mémoires DRAM sont maintenant équipées en interne de cette circuiterie spécifique. Par la simplicité de leur point mémoire, ces mémoires sont celles qui, à technologie donnée, permettent la plus grande densité d’intégration et, à l’inverse, à densité donnée, permettent d’obtenir une taille de puce plus petite, donc plus de circuits par plaquette de silicium, donc des rendements meilleurs et, par conséquent, des coûts plus faibles. Les mémoires DRAM sont les moins chères de toutes les mémoires à semiconducteurs. Leur volume de fabrication est de loin le plus important, et elles sont à la pointe de l’innovation technologique. Les capacités typiques disponibles sur le marché sont de 1 et 4 mégabits, mais des versions 16 et 64 mégabits apparaissent. La durée de vie d’une génération est de l’ordre de six à sept ans, et la courbe du volume de production a une forme typique en cloche (cf. MICROÉLECTRONIQUE, fig. 9) montrant un démarrage lent lié au coût initial de la technologie et à un faible rendement de fabrication; un pic de production suit qui correspond à la maturité du produit en milieu de vie; le volume de production décroît enfin dans les trois années suivantes, en phase avec la montée de la génération suivante. Historiquement, à cause des problèmes de rafraîchissement entraînant une sophistication plus grande de l’électronique associée pour l’utilisateur, les mémoires DRAM ont été utilisées principalement par les fabricants de grands systèmes informatiques (capacités juqu’à 1 gigaoctet). Leur capacité d’intégration et leur faible coût leur ont permis d’être présentes dans tous les mini et micro-ordinateurs, où elles constituent la mémoire vive du système. Il est courant de disposer d’une mémoire vive de 1 à 4 mégaoctets dans un micro-ordinateur de type IBM PC ou Apple Macintosh, cela en regroupant bien sûr plusieurs composants DRAM sur une carte mère de circuit imprimé. Les mémoires DRAM s’adaptent aussi au cours du temps à l’augmentation des performances en vitesse des microprocesseurs, les microprocesseurs typiques provenant soit d’Intel, soit de Motorola fonctionnent avec des fréquences d’horloge allant de 8 à 20, voire 30 mégahertz. Les temps d’accès des mémoires DRAM ont donc été aussi améliorés pour ne pas pénaliser en vitesse le microprocesseur pendant les opérations de lecture ou d’écriture des données. Dans la plupart des versions, ces temps d’accès sont compris entre 50 et 100 nanosecondes.

La mémoire SRAM est dite statique (Static RAM) car, à l’inverse des DRAM, l’information stockée dans un point mémoire d’une SRAM y est conservée indéfiniment tant que l’alimentation électrique est présente. La figure 3 a illustre le schéma électrique d’un point mémoire SRAM. Le principal avantage de celui-ci réside dans la stabilité de l’information qu’il contient. Il est aussi beaucoup moins sensible que le point DRAM à l’influence des particules ionisantes qui peuvent en altérer le contenu de l’information. En contrepartie (fig. 3 a), la structure est bien plus complexe puisqu’il faut six transitors pour réaliser un point mémoire SRAM, alors qu’il suffit d’un transitor et d’une capacité pour un point mémoire DRAM. De plus, deux transitors n doivent être logés près de deux transistors p dans la bascule électronique. La technologie est donc plus complexe, et, surtout, la surface occupée par le point mémoire est beaucoup plus importante, à technologie donnée, que pour un point mémoire DRAM. C’est pour cette raison que les capacités mémoires offertes en SRAM sont toujours de 4 à 8 fois plus faibles qu’en DRAM. Le point mémoire à quatre transistors et deux résistances de charge est une variante simplifiée du point mémoire SRAM à six transistors (fig. 3 b): les deux transistors pMOS sont remplacés par des résistances de charge de valeur plus élevée (de 10⁹ à 10¹² 行). Le fonctionnement reste identique; simplement, la tension des points A et B est définie par la conduction ou le bloquage des transistors nMOS n^os 3 et 4. Le point mémoire est plus petit, car il comporte deux transistors de moins mais, en contrepartie, la consommation électrique au repos d’une telle mémoire est beaucoup plus importante que dans le cas de points mémoires CMOS à six transistors, car, même au repos, la tension 5 volts est toujours présente aux bornes supérieures des résistances de charge, et un courant circule toujours dans la cellule, soit par R¹ et le nMOS n^o 4, soit par R² et le nMOS n^o 3. De gros efforts technologiques sont donc déployés pour augmenter les valeurs de ces résistances tout en diminuant leur taille à chaque fois que l’on augmente la capacité mémoire de ce type de circuit. Des transistors pMOS dégradés (Thin Film Transistors ) intégrés verticalement dans la cellule mémoire tendent à remplacer les résistances de valeurs élevées pour permettre d’atteindre des résistances supérieures à 10¹² ohms tout en occupant une surface inférieure.

Du fait de leurs caractéristiques propres, les mémoires SRAM ne se sont pas imposées comme mémoires vives des gros systèmes informatiques, car leur coût était prohibitif par rapport aux DRAM. En revanche, elles sont préférées dans les systèmes plus petits et plus simples, où leur coût est contrebalancé par une électronique associée plus simple que pour les DRAM. La très grande stabilité de leur point mémoire les a destinées aux applications militaires et spatiales (surtout les cellules totalement CMOS à 6 transistors, qui sont les moins sensibles aux particules ionisantes). Leur marché évolue, en mini et micro-informatique, vers deux directions:

– la réalisation de mémoires caches, où le microprocesseur vient stocker des données ou des adresses de données qu’il a à manipuler très souvent dans ses instructions; les caractéristiques de ces mémoires sont donc la stabilité de l’information, un temps d’accès très court (inférieur à 20 ns) et une capacité mémoire moyenne (typiquement de 64 à 256 kbit);

– la réalisation de mémoires «intelligentes» (smart static RAM) telles que les mémoires à double port (dual-port RAM), qui permettent à deux processeurs d’échanger des données dans les deux sens en temps réel; ici aussi, la rapidité du circuit est primordiale.

Les capacités mémoires typiquement disponibles en SRAM sont de 64 à 256 kilobits. Les mémoires de 1 à 4 mégabits apparaissent. Les technologies employées sont principalement le CMOS et le BiCMOS pour les mémoires très rapides (temps d’accès inférieur à 10 ns).

Les mémoires non volatiles

Trois grandes catégories de mémoires non volatiles existent: les ROM, les EPROM et les EEPROM.

Les ROM

Le fonctionnement d’une ROM (Read-Only Memory ) est très simple: un point mémoire est généralement constitué par un transistor nMOS adressé en lecture par une ligne de bit et une ligne de mot. Lors de la fabrication du circuit, on réalise par masquage des connexions aux endroits où l’on veut pouvoir accéder au transistor (par exemple pour sortir un zéro logique) et l’on omet, par exemple, de reprendre la connexion à l’endroit où l’on veut des 1 logiques. Un masque d’interconnexion est donc réalisé spécialement en fonction de l’application recherchée. Le procédé de fabrication est simple, mais la personnalisation du circuit est en revanche coûteuse. Le marché de ce type de mémoires est en plein déclin: les mémoires ROM ne représentaient plus en 1992 que 8 p. 100 du marché mondial des mémoires MOS et ne concernaient essentiellement que les jeux vidéo, dominés par les Japonais. La programmation des ROM ne se justifie plus, en effet, que pour des systèmes à coût faible, toujours identiques et diffusés à grande échelle. Typiquement, les capacités mémoires disponibles sont de 1 mégabit.

Les EPROM

Les mémoires EPROM (Electrically Programmable ROM) constituent la plus grosse part d’activité dans le domaine des mémoires non volatiles. Elles ont connu une progression très importante depuis le début des années 1980 et occupent à elles seules 60 p. 100 du marché des mémoires non volatiles. Les densités d’intégration sont, comme dans les DRAM, très élevées, car le point mémoire est simple dans son concept et est constitué d’un transistor MOS de type n formé de deux grilles superposées (fig. 4).

Si la programmation d’une EPROM est aisée, son effacement est peu commode et, dans la pratique, n’intervient que quelques fois dans la vie du produit, lorsque l’utilisateur désire modifier son programme d’application ou quand le contenu de la mémoire a été accidentellement effacé. Les EPROM sont largement utilisées en bureautique (dans les photocopieurs, les imprimantes lasers, où elles contiennent les différentes polices de caractères, dans les automates programmables, etc.). Les densités d’intégration vont de 64 kilobits à 1 mégabit. Les temps d’accès sont courts, bien qu’un peu plus grands que pour les DRAM et sont situés vers 100 à 200 nanosecondes. Les produits 4 et 16 mégabits apparaissent. Une version bon marché des EPROM est apparue au début des années 1980 et tend à remplacer de plus en plus les ROM: il s’agit de la mémoire OTP (One-able Time Programm , mémoire programmable une seule fois); cette mémoire est une authentique EPROM, mais elle est montée dans un boîtier plastique, comme les DRAM et les SRAM, c’est-à-dire qu’une fois programmée par l’utilisateur il est impossible de l’effacer. L’OTP est cependant, pour des faibles quantités, moins coûteuse que la ROM, car elle est montée dans un boîtier plus économique que l’EPROM, et, surtout, elle peut être programmée électriquement après réalisation et non par une opération technologique de masquage spécifique.

Les EEPROM

Les mémoires EEPROM (Electrically-Erasable Programmable ROM) possèdent tous les avantages que peut souhaiter un utilisateur de mémoire: elles sont rapides, non volatiles, consomment peu et, surtout, peuvent être programmées et effacées électriquement comme les DRAM et les SRAM. Malheureusement, les EEPROM sont difficiles à fabriquer, les dispositifs électriques utilisés pour former le point mémoire sont complexes et les rendements faibles, donc les coûts élevés. Elles restent marginales et réservées aux applications militaires ou spatiales.

Il convient, dans ce domaine, de distinguer deux catégories: les mémoires EEPROM Full Featured , développées dans le milieu des années 1970, qui peuvent être écrites et effacées électriquement bit par bit; les mémoires Flash EEPROM, dont le concept a été introduit pour la première fois en 1984 et qui sont effaçables électriquement de manière globale, ou par blocs.

Les mémoires EEPROM Full Featured sont de trois types: les mémoires de type Flotox, les mémoires nMOS et les mémoires à triple poly développées par la société américaine Xicor.

À titre d’exemple, la cellule Flotox introduite par Intel comporte un transistor d’accès à double grille (comme la cellule EPROM) relié à une petite zone d’oxyde tunnel (épaisseur du diélectrique inférieure à 10 nm): la programmation s’effectue comme dans une cellule EPROM; quant à l’effacement, il est réalisé en appliquant un champ électrique élevé aux bornes de l’oxyde tunnel, de manière à vider la grille flottante de ses électrons. Dans la pratique, cette technologie pose de gros problèmes de fiabilité (claquage de l’oxyde tunnel, vieillissement prématuré lors des cycles de lectureécriture) qui ont empêché ce type de mémoire d’atteindre des densités d’intégration supérieures à 256 kilobits. De plus, le nombre de cycles de lecture-écriture est généralement limité à 10 000.

Ce sont les mémoires Flash qui connaissent, dans le domaine des mémoires non volatiles, la progression la plus importante jamais observée: des mémoires de 2 mégabits sont déjà disponibles. Le principe consiste à effacer le plan mémoire en bloc (ou par pages), comme dans une EPROM, mais de manière électrique, ce qui supprime l’utilisation du boîtier transparent aux ultraviolets et, surtout, évite de retirer le circuit du système électronique pour la reprogrammer. Le brochage est généralement identique à celui des EPROM; le remplacement de l’un par l’autre est donc aisé. D’un point de vue technologique, plusieurs approches sont développées, mais le concept le plus prometteur est celui de la cellule Etox de Intel, qui consiste à réaliser un point mémoire à un seul transistor, identique à celui d’une cellule EPROM, mais où l’oxyde de grille de la cellule est aminci de manière à rendre possible un effacement par effet tunnel du côté de la source: la tension de programmation et d’effacement est toujours de 12 volts, comme dans les EPROM, le point mémoire a la même simplicité que celui des EPROM et permet donc la même densité d’intégration. À densité et temps d’accès équivalents, les mémoires Flash restent cependant plus chères que les EPROM (environ 15 dollars pour une capacité de 1 Mbit), mais les experts estiment que la concurrence devrait jouer. Déjà, quelques sociétés utilisent les mémoires Flash comme unité de stockage de masse pour remplacer le disque dur ou l’unité de disquette dans les micro-ordinateurs de poche, où les mémoires Flash permettent un poids nettement plus faible, une consommation aussi très réduite (donc une batterie plus petite), mais, en plus, un temps d’accès 100 fois plus faible. Le nombre de cycles de lecture-écriture reste cependant encore trop faible.

Les mémoires magnétiques

Les mémoires magnétiques sont utilisées comme mémoires de masse pour stocker, hors de l’unité centrale du système informatique, un grand nombre de données que l’utilisateur n’a pas à manipuler très fréquemment. Ces mémoires sont caractérisées par une grande capacité d’enregistrement, leur non-volatilité et, en contrepartie, leur encombrement, leur poids, leur consommation électrique et, surtout, leur temps d’accès, beaucoup plus grand que celui des mémoires à semiconducteurs. Les capacités mémoires vont de l’ordre de 1 mégaoctet, typique pour les unités de disquette, à plusieurs centaines de mégaoctets (mégabytes) pour les grosses unités à disques durs.

Le marché mondial des mémoires à disques est plus important que celui des mémoires à semiconducteurs: il était, en 1990, supérieur à 22 milliards de dollars (20 pour les disques durs et 2,5 pour les disques souples, contre 2 pour les bandes magnétiques).

Les dispositifs à enregistrement magnétique sont caractérisés par deux éléments essentiels: la couche magnétique, support de l’information, et la tête d’écriture et de lecture. Pour permettre un accès direct, à tout instant, à n’importe quel endroit de la mémoire, la forme géométrique du support magnétique est un disque qui tourne à une vitesse variant entre 300 et 3 000 tours par minute selon les systèmes, la tête se déplaçant, elle, longitudinalement au-dessus du disque magnétique. Le point mémoire est constitué par un changement local de l’état magnétique de la couche ^{[cf. MAGNÉTISME]}. La capacité mémoire d’une unité de stockage est généralement mesurée en nombre de bits par pouce (2,54 cm). L’écriture et la lecture des informations sont réalisées par la tête, qui assure généralement les deux fonctions. Quatre parties importantes la composent:

– le tore, qui est formé de pièces polaires en ferrite et d’un entrefer typiquement de l’ordre de 1 micromètre;

– le bobinage, comportant une vingtaine de tours, qui sert à écrire dans le support magnétique par passage d’un courant dans la bobine; à l’inverse, lors de la lecture, le changement de champ magnétique induit un courant dans la bobine, détecté ensuite par l’électronique associée; la fréquence maximale d’utilisation d’une telle bobine est de l’ordre de 15 à 18 mégahertz;

– le patin de vol, réalisé en céramique ou en ferrite, qui, avec son profil aérodynamique, permet à la tête de voler littéralement au-dessus du disque à une «altitude» d’une fraction de micromètre; le patin est généralement découpé en forme de catamaran;

– le bras support de tête, qui relie la tête et son patin à la mécanique de déplacement du système; il comporte un ressort dont la forme permet deux degrés de liberté afin que la tête puisse suivre les déformations du disque, et un doigt d’appui qui assure la pression sur le patin.

Les mémoires à disques magnétiques sont réparties en deux types: les unités de stockage à disquettes et les disques durs.

Les disquettes (ou disques souples), introduites par IBM dans un format 8 pouces à la fin des années 1970, ont été très rapidement utilisées dans les micro-ordinateurs de bureau. Leur format a évolué dans un premier temps en 5 pouces 1/4, puis en 3 pouces 1/2, qui est le standard actuel des unités de disquette des micro-ordinateurs. La disquette est formée d’un support magnétique déposé sur du Mylar, d’où le nom de disque souple; elle tourne librement dans sa pochette (maintenant son boîtier plat) à une vitesse de 300 à 360 tours par minute. Elle est organisée en pistes concentriques (tracks ), elles-mêmes réparties en un certain nombre de secteurs. Les disquettes 3 pouces 1/2 actuelles ont typiquement une densité d’enregistrement de 135 pistes par pouce, ou T.P.I. (Tracks Per Inch ). Elles peuvent être enregistrées simple face ou double face, en simple ou double densité. À titre d’exemple, une disquette double face d’une capacité mémoire de 730 kilooctets est organisée en deux fois 80 pistes comprenant chacune 9 secteurs (soit un total de 1 440 secteurs).

Les disques durs sont depuis longtemps utilisés dans le domaine de l’informatique lourde. L’arrivée des disques Winchester au début des années 1980 a permis d’intégrer la technologie du disque dur dans les micro-ordinateurs de bureau (la plupart des compatibles PC ou les Apple Macintosh sont équipés de disques durs ayant des capacités entre 20 et 80 Moctet).

Dans les disques Winchester, le (ou les disques) tourne en permanence dès que l’alimentation électrique est présente. Comme la tête survole le disque à une distance inférieure au micromètre, il est indispensable de préserver le système des poussières ou de l’humidité. Le disque est donc enfermé dans une enceinte étanche et propre: il est inaccessible et inamovible; en revanche, sa durée de vie est bien supérieure à celle des disquettes. Les disques durs tournent à des vitesses comprises entre 2 400 et 6 000 tours par minute. Le rapprochement de la tête et du disque permet d’augmenter considérablement la densité d’enregistrement, et le T.P.I. est de l’ordre de 500 à 2 000. Les disques Winchester sont disponibles en tailles variant de 14 à 2 pouces 1/2. La densité d’enregistrement varie de quelques dizaines à quelques centaines de mégaoctets. La société Seagate, leader mondial sur le marché des disques durs, a introduit des disques de 1,8 pouce de diamètre ayant une capacité mémoire de 20 mégaoctets.

Médias numériques divers

Pour achever le tour d’horizon des divers systèmes de mémoires numériques, citons encore les bandes magnétiques, support d’information largement utilisé au début de l’ère informatique, et toujours employées comme bibliothèques de données destinées à être conservées longtemps, mais dont l’utilisateur n’a pas couramment besoin. Enfin, n’oublions pas le CD-ROM, support optique dérivé du disque compact audionumérique dont il reprend exactement la technologie à base de codage numérique des données sous forme de microcuvettes réparties en spirale sur la surface du disque; la lecture est effectuée par faisceau laser ^{[cf. ENREGISTREMENT]}. La capacité mémoire du CD-ROM est gigantesque (600 Moctets sur un disque de 12 cm de diamètre) mais, comme dans une ROM, les données sont inscrites à l’avance et le disque n’est accessible qu’en lecture. Son coût est faible et son utilisation se développe fortement avec le mixage de programmes informatiques, d’images vidéo et de son numérique en utilisant des techniques de compression de données.

Encyclopédie Universelle. 2012.