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Les mémoires dynamiques

Dans les mémoires magnétiques dynamiques, l’information binaire est constituée par l’aimantation locale dans un sens ou dans l’autre d’une couche mince de matériau magnétique se déplaçant devant des têtes de lecture (le courant de lecture est induit par la variation du flux magnétique au passage de l’information) ou d’écriture (le courant d’écriture aimante localement la surface magnétique). N’impliquant pas un dispositif de stockage par digit, les mémoires magnétiques dynamiques permettent, à prix égal, de beaucoup plus grandes capacités que les mémoires statiques ; en contrepartie, le temps d’accès est très supérieur et dépend de la position relative de l’information et des têtes de lecture ou d’écriture. C’est pourquoi les informations stockées dans ces mémoires ne sont pas utilisées directement et individuellement par l’unité centrale, mais préalablement transférées zone par zone en mémoire centrale. Ainsi, les performances des mémoires magnétiques dynamiques se caractérisent par deux grandeurs : le temps d’accès pour atteindre la première information de la zone et la cadence de transfert, qui, pour les mémoires les plus rapides, peut atteindre celle de la mémoire centrale.

La hiérarchie des mémoires

Dans un système informatique, les mémoires forment une hiérarchie allant de mémoires très rapides à faible capacité vers des mémoires de très grandes capacités, mais de temps d’accès élevé.

• Les mémoires statiques sont utilisées au niveau même des unités centrales, des unités d’échange ou des unités de commande de périphériques, soit en tant qu’ensemble de registres, soit en tant que tampon entre la mémoire centrale et l’unité utilisatrice. Ces mémoires, généralement à semi-conducteurs, ont un temps d’accès de quelques dizaines de nanosecondes pour une capacité variant de quelques caractères à quelques milliers de caractères.

Plusieurs technologies sont utilisées pour la réalisation des mémoires centrales. Les plus courantes sont les tores de ferrite et les semi-conducteurs. Les mémoires centrales présentent un temps d’accès de quelques centaines de nanosecondes pour des mots dont la longueur peut aller de 6 à 64 bits et des capacités de quelques milliers à quelques millions de caractères. Elles sont quelquefois complétées par des extensions, encore sous forme de mémoires statiques à tores, mais travaillant généralement avec un temps d’accès de quelques microsecondes pour des mots de quelques centaines de bits, de telle sorte que, malgré un temps d’accès plus important, le débit maximal soit le même pour ces extensions que pour la mémoire centrale.

• Les mémoires de masse permettent de conserver de grandes quantités d’informations à la disposition permanente de l’unité centrale. Ce sont avant tout des mémoires dynamiques : tambours, piles de disques, feuillets magnétiques.

• Le tambour magnétique est constitué par un cylindre dont la surface latérale, recouverte d’une couche magnétique, passe devant une série de têtes de lecture-écriture théoriquement disposées suivant une génératrice. Les informations sont donc enregistrées sur des pistes circulaires, une piste par tête, l’adressage étant à deux niveaux : adressage de la tête, c’est-à-dire de la piste, et adressage dans la piste. Le temps d’accès moyen est égal à la moitié des temps de rotation du tambour, ce qui correspond à une dizaine de millisecondes.

• Le disque a un fonctionnement analogue. Toutefois, la surface latérale du tambour est remplacée par les faces du disque. Les disques sont généralement groupés sous forme de piles. On distingue les disques à têtes fixes, avec une tête par piste, et les disques à têtes mobiles, avec une tête unique par face de disque. Dans ce dernier cas, les têtes sont montées sur un ensemble de bras mobiles dont le déplacement permet d’atteindre les différentes pistes. Le temps d’accès est allongé de la durée du déplacement mécanique du bras, lorsque ce déplacement est nécessaire, soit de quelques dizaines de millisecondes. En revanche, le retrait possible des bras permet de retirer la pile de disques de son unité d’entraînement, ce qui lui confère le caractère d’amovibilité, qui a été longtemps l’apanage de la bande magnétique.

• Dans les mémoires à feuillets magnétiques, un système mécanique choisit le feuillet magnétique adressé dans un réceptacle de feuillets suspendus, l’enroule autour d’un tambour, pour les opérations de lecture-écriture, puis le range à son emplacement initial. Le temps d’accès atteint plusieurs centaines de millisecondes.

L’ensemble des mémoires de masse d’un gros système informatique peut atteindre quelques milliards de caractères.

• Au-delà des mémoires de masse, on trouve les mémoires fichiers, formées de bandes magnétiques que l’on monte en général manuellement sur leurs dérouleurs selon les besoins. Du fait de leur amovibilité et du très faible coût du bit enregistré, les bandes magnétiques restent le support idéal pour le stockage à long terme de très grandes quantités d’informations et pour l’échange d’informations entre centres de calcul, les modes d’enregistrement ayant fait l’objet d’une certaine normalisation. En revanche, les bandes magnétiques sont remplacées par les disques pour les usages classiques des mémoires auxiliaires à cause des temps d’accès imposés par l’organisation nécessairement séquentielle des enregistrements. Cependant, elles restent utilisées pour sauvegarder périodiquement les fichiers implantés sur disque, de manière à pouvoir les regénérer en cas d’incident entraînant des pertes d’information.

Les unités périphériques

Les organes périphériques électromécaniques

Ils sont composés, d’une part, d’un ensemble mécanique qui réalise les fonctions propres du périphérique et, d’autre part, d’une unité de commande purement électronique, comprenant une partie relativement standard, qui dialogue avec l’unité d’échange, et une partie spécifique, qui commande le périphérique. Ainsi, pour une bande magnétique, trouve-t-on des commandes telles que lecture avant, lecture arrière, écriture, saut d’un ou de plusieurs enregistrements, recherche d’un enregistrement d’indicatif donné, réenroulement, etc. Une unité de commande de périphérique peut gérer plusieurs unités électromécaniques de même type. Outre les mémoires magnétiques dynamiques, cette classe de périphériques comporte des lecteurs de rubans ou de cartes perforés, des lecteurs de cartes magnétiques, des lecteurs optiques de caractères imprimés, des imprimantes et des sorties sur microfilms, des perforateurs de cartes et de rubans, des lecteurs et des traceurs de courbes, etc.