Fonctionnement d'un ordinateur/Les mémoires historiques magnétiques

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Avant d'invention des disques durs et disquettes, d'autres mémoires magnétiques étaient utilisées : mémoires à tores de ferrite, bandes magnétiques, et bien d'autres (cassettes audio, notamment). Ce chapitre sera dédié à l'étude de ces mémoires magnétiques dites historiques. Toutes les mémoires que nous allons aborder sont aujourd'hui obsolètes et la plupart ne sont même plus produites du tout. On peut encore en trouver dans des musées, mais leur utilisation réelle est réduite à peau de chagrin.

Les tambours magnétiques[modifier | modifier le wikicode]

Les tambours magnétiques sont les ancêtres du disque durs, les deux ayant un fonctionnement assez similaire. La différence principale est que les plateaux sont remplacés par un tube cylindrique, dont la surface est couverte d'un matériau magnétique. L'organisation en pistes est toujours présente, chaque piste étant une ligne horizontale sur le tube central. Par contre, il n'y a pas de tête de lecture/écriture qui se déplace de piste en piste. Les têtes de lecture/écriture sont immobiles, mais il y en a une par piste pour compenser. Le temps de latence d'un tel disque dépend donc uniquement de la vitesse de rotation et de la densité surfacique.

ERA Magnetic Drum, US, c. 1951 - Computer History Museum - Mountain View, California

Les bandes magnétiques[modifier | modifier le wikicode]

De vieux ordinateurs utilisaient des cassettes à bande magnétique, les mêmes qui étaient utilisées comme cassettes audio il y a de cela quelques décennies. C'était le cas de vieux ordinateurs personnels, comme les Amstrad CPC, les ZX Spectrum, ou les ordinateurs Commodore.

Amstrad CPC 464 computer at Play Expo 2013

D'autres ordinateurs de la même époque utilisaient des supports de stockage similaires aux cassettes audio, mais sans le plastique extérieur. Des bandes magnétiques étaient enroulées dans un cylindre plastique, et étaient déroulées par un système de déroulement.

Digital pdp8-e

Les mémoires à tore de ferrite[modifier | modifier le wikicode]

Les premières mémoires de masse sont sans conteste les mémoires à tores de ferrites. Ce sont des mémoires magnétiques, un peu comme les disques durs, même si les différences sont nombreuses. Elles sont donc naturellement non-volatiles.

Le plan mémoire[modifier | modifier le wikicode]

Ces mémoires sont formées d'une matrice de tores, tores fabriqués dans un matériau magnétique (ferromagnétique pour être précis) : de la ferrite, le plus souvent. Ces tores peuvent être magnétisés dans deux sens différents, chaque sens correspondant soit à 0, soit à 1. Pour écrire un bit dans un tore (en changer l'aimantation), il faut que celui-ci soit soumis à un champ magnétique supérieur à une valeur déterminée. Divers fils traversaient chaque tore, ce qui permettait de lire leur contenu ou de les aimanter. En faisant passer un courant ou une tension dans ces fils, un champ magnétique se forme autour d'eux, ce qui agit sur les tores de ferrites ce qui permet de les aimanter (écriture) ou de lire leur contenu.

Mémoire à tores de ferrite réelle (avec les fils).

L'adressage[modifier | modifier le wikicode]

L'ensemble formait une sorte de tableau où chaque tore a deux positions : une position X et une autre position Y. Chaque tore est parcouru par quatre fils, deux d'entre eux servent à adresser le tore : un fil Y pour pré-activer les tores placés sur une même ligne, et un fil X pour pré-activer les tores d'une colonne. Quand une tension est envoyée sur deux fils (un fil Y et un fil X), le tore à l'intersection des deux fils sera activé : il pourra être lu ou écrit. Plus précisément, chaque fil est parcouru par une tension légèrement supérieure à la moitié de la tension nécessaire pour aimanter le tore : ainsi, la somme des deux tensions est supérieure à la tension d'aimantation, mais seulement à l'intersection des deux fils, sur le tore à aimanter. Selon la tension envoyée (plus précisément, son signe), le tore sera mis à 0 ou à 1.

Schéma de la matrice de tores (avec les fils).

Le déroulement d'une lecture[modifier | modifier le wikicode]

La lecture s'effectue via le fil nommé Sense. La lecture suit un principe relativement simple. Toute lecture est destructrice : le bit stocké dans le tore est effacé après chaque lecture. En effet, chaque lecture commence par mettre à zéro le bit à lire. Cette mise à zéro va ou non, faire changer le champ magnétique dans le fil Sense, entrainant l'apparition d'un courant et d'une tension. Suite à cette mise à zéro, la mémoire regarde ce qui se passe sur ce fil. Si le bit était déjà à zéro avant la lecture, aucun champ magnétique ne sera créé : il ne se passe rien sur le fil Sense. Mais si ce bit était à 1, le tore va changer de polarité, entrainant l'apparition d'une tension sur ce fil, durant un temps très bref (le temps de changement de polarité du tore). La lecture s'effectue donc via le fil Sense, suivant ce qui s'y passe lors d'une mise à zéro d'un bit.

Le déroulement d'une écriture[modifier | modifier le wikicode]

L'écriture s'effectue d'une manière différente, quoique similaire, en utilisant le fil Inhibit. Lors d'une écriture d'un tore, les fils X et Y qui correspondent sont alimentés en tension, de telle manière qu'un 1 soit écrit dans le tore. Pour écrire un 1, cela suffit largement. Mais pour écrire un zéro, il faut que quelque chose annule cette écriture, en compensant le champ magnétique créé par ces deux fils. Pour cela, on fait passer un courant dans le fil Inhibit, afin de créer un champ magnétique contraire dans le tore. Cela annule l'écriture du 1 en inhibant le champ crée par les fils X et Y.

Single coincident-current magnetic core

La plupart des mémoires de ce type utilisaient deux fils Sense et Inhibit séparés. Mais vu que le fil Inhibit et Sense ne sont jamais utilisés en même temps, certaines mémoires à tore ont fusionné ces deux fils en un seul.