Les supports physiques :
Les cartes perforées et les rubans perforés :
Ils ont été les premiers supports d'entrée sortie et les premières mémoires de masse utilisées dans les débuts de l'informatique. La carte perforée a été créée en 1725. Le ruban perforé est un long ruban de papier souple et solide percé de trous circulaires dans le sens de la largeaur qui permettent d'encoder des valeurs sur un octet, soit 8 bits.
Une carte perforée
Un ruban perforéLes supports magnétiques :
Les tambours :
Les premières mémoires externes basées sur le magnétisme ont été les tambours. Un tambour est constitué d'un cylindre central supportant les éléments magnétisables et de têtes de lecture/écriture qui définissent les pistes. La capacité de stockage par unité de volume était faible, mais le temps d'accès moyen était plus rapide que celui des premiers disques durs. Mais les disques magnétiques remplacèrent les tambours dès que leurs temps d'accès devint aussi rapides vers la fin des années 60. Les tambours magnétiques avaient sur les mémoires précédentes un avantage incontestable de capacité (près de 100 millions d'octets) et une bonne fiabilité. Par contre, le temps d'accès aux informations était important (~10 ms) et variable (de 1 à 20 ms). Les tambours purent subsister jusque 1960 (SEA CAB500), mais étaient déjà en train d'être relégués au rang de mémoire secondaire. La mémoire à tambour est limitée par son coût (une tête et son électronique par piste), son temps d'accès (10 ms) et une relative faible densité d'enregistrement (due à la distance tête-surface).
Les bandes magnétiques :
Une bande magnétique est un support constitué d'une bande en matière plastique recouverte d'un oxyde magnétique qui permet l'enregistrement d'informations de façon analogique ou numérique. Sa première utilité a été pour l'enregistrement audio (magnétophone) puis pour l'enregistrement vidéo (magnétoscope) dont le format principal a été la VHS. L'enregistrement consiste à réaliser des zones d'aimantations alternées sur la bande qui doit garder cette alternance de zones aimantées inchangée jusqu'à la prochaine écriture. Les zones d'aimantations alternées sont réalisées grâce à la tête d'écriture. Cette tête contient une minuscule fente qui laisse passer un champ magnétique sous l'action duquel l'aimantation de la bande s'oriente. Utilisées aussi pour la conservation de grandes quantités de données informatiques, les bandes magnétiques sont des supports de conservation fiables, économiques et à faibles risques. La durée de vie des données sur une bande magnétique est de l'ordre de 10 à 20 ans, mais elle peut être beaucoup plus grande en fonction de la qualité du support.
La disquette :
La disquette a été lancée par IBM en 1971, à l'époque, elle faisait 8 pouces. Les disquettes sont des disques minces en plastique souple enduits d'une couche d'oxyde magnétique, enfermés dans une jaquette plastique carrée qui les protège. A l'heure actuelle, le format courant de la disquette est de 3 pouces 1/2. La capacité de mémoire d'une disquette de 3 pouces 1/2 est de 1,4 Mo. Il existe des disquettes de ce format ayant une capacité de mémoire de 2,88 Mo mais elles ne sont pas très répandues. Une disquette a approximativement la même structure qu'un disque dur. Elle est divisée en pistes réparties de façon concentriques. Chaque piste en divisée en secteurs (ou blocs) représentant 512 octets. Les disquettes ne se conservent pas durablement, car elles se déforment en raison de l'instabilité du plastique.
La mémoire flash :
la mémoire flash est une mémoire qui a les mêmes caractéristiques qu'une mémoire vive mais dont les informations sont conservées après la mise hors tension. la mémoire flash utilise comme élément de base un transistor composé entre autre d'une grille flottante possédant une différence de potentiel et qui a la particularité de ne pas se décharger lors de la mise hors tension et donc de conserver les informations stockées. Il existe deux formes de flash, le NOR et le NAND.
La technologie NOR: inventée par Intel en 1988. Elle possède un accès par octet, une lecture rapide, mais une écriture lente, un prix élevé ainsi qu'une densité faible.
La technologie NAND: inventée par Toshiba en 1989. Elle possède un accès par bloc (512 octets, 1 Ko...), une lecture et une écriture rapides, un faible prix, et une densité élevée.
La durée de vie d'une cellule d'une mémoire flash est de l'ordre de 10 000 à 100 000 écritures car cette dernière nécessite l'application d'une tension qui endommage progressivement la cellule, tandis que la lecture ne provoque aucune détérioration. Le fait qu'elle ne possède pas de partie mécanique lui confère une meilleure résistance aux chocs comparée aux disques durs et la rend complètement silencieuse.
Le SSD :
Le SSD (Solid State Drive) est un support de stockage constitué de mémoire flash, dont il possède les mêmes avantages, c'est-à-dire une très bonne résistance aux chocs, un temps d'accès rapide, ainsi que le même principal qui est un nombre d'écritures limitées. Même si pour le moment le prix d'un SSD est beaucoup plus élevé que celui d'un disque dur (jusqu'à 30 fois) et que sa capacité reste limitée à 256 Go sur le marché en 2009, il reste pressenti pour le remplacer.
Un tambour
Une bande magnétique
A gauche : disquette 8", en haut au milieu : disquette 5" 1/4 et à droite : disquette 3" 1/2
A droite, un SSD, comparé au disque dur à gauche.
Chaque carré représente une cellule de mémoire flash.
L'histoire des mémoires magnétiques est marquée par un accroissement constant de la densité des données, obtenu par la diminution systématique de la taille de la structure magnétique élémentaire. On peut donc enregistrer des quantités d'informations qui ne cessent d'augmenter sur des supports dont les dimensions sont de plus en plus réduites. Le danger, néanmoins, provient du fait que l'information enregistrée est plus vulnérable. Il est pour ainsi dire avéré qu'en raison de la densité accrue des données, les formats modernes sont moins fiables que les anciens qui ont une capacité de mémoire moindre. On ne peut enregistrer et lire correctement l'information sur les formats magnétiques modernes que si l'état physique et chimique du support d'enregistrement est parfait, le matériel de lecture en excellent état de marche et l'atmosphère ambiante exempte de tout élément perturbateur tel que fumée, poussière ou autres polluants.
- l'humidité et la température
- les déformations mécaniques
- les poussières et les salissures de toute nature
- les champs magnétiques parasites
Les supports optiques :
Le disque magnéto-optique :
le disque magnéto-optique, crée début 1990, combine à la fois les technologies magnétiques et optiques. La lecture est purement optique, et, selon la polarisation magnétique de chaque point élémentaire de la surface, c'est un 1 ou un 0 qui est lu. Pour écrire chaque bit, en revanche, le laser du lecteur chauffe le point concerné tandis qu'un champ magnétique lui est appliqué pour le polariser dans un sens (0) ou dans l'autre (1). Ce type de stockage présente le gros avantage de ne pas être perturbé par les ondes électro-magnétiques, car pour modifier la polarité, le support doit être chauffé. Son format le plus répandu est le Minidisc de Sony.
Le compact disque (CD) :
Créé en 1979, c'est un disque optique qui permet le stockage audio et de données sous forme numérique. Le CD a beaucoup été utilisé dans l'industrie musicale pour remplacer les cassettes audios du fait d'une meilleure résistance et d'une meilleure qualité sonore.
Il existe différents types de CD, dont les principaux sont :- le CD audio.
- le CD-ROM : support de stockage informatique.
- le CD-R : disque inscriptible.
- le CD-RW : disque réinscriptible.
La durée de vie d'un CD de fabrication industrielle est de l'ordre du siècle, comparé au CD-R dont la durée de vie est de l'ordre de la décennie. Les disques compacts sont constitués d'une galette de polycarbonate de 1,2 millimètre d'épaisseur recouverte d'une fine couche d'aluminium protégée par un film de laque. Les informations sur un CD standard sont codées sur une piste d'alvéoles en spirale moulée dans le polycarbonate. Chaque alvéole mesure environ entre 125 nm et 500 nm de large et varie entre 833 nm et 3,5 µm en longueur. L'espace entre les pistes est de 1,6 µm.
Un CD est lu par une diode laser de 780 nm de longueur d'onde à travers la couche de polycarbonate. Les creux et les bosses ne représentent pas les 0 et les 1 des informations binaires. C'est le passage d'un creux à une bosse ou d'une bosse à un creux qui indique un 1. Donc s'il n'y a pas de passage bosse-creux, alors il s'agit d'un 0. La capacité de stockage d'un CD est d'environ 650 ou 700 Mo.
Le DVD :
Créé en 1995, le DVD (Digital Video Disc) est un disque optique utilisé pour le stockage de données, notamment de vidéos numériques. Il a globalement la même apparence qu'un CD, mais le format d'encodage et la densité des informations inscrites sur le disque sont différentes. Le laser employé est un laser orange de longueur d'onde de 635 ou de 650 nm pour une ouverture numérique de 0,60, ce qui permet un écart de piste de 740 nm et une longueur minimale d'alvéole de 400 nm, le diamètre du spot laser étant de 650 nm.
Les avantages par rapport à la VHS sont :- une utilisation plus simple.
- une qualité supérieure des données.
- une grande capacité de stockage (4,7 Go ou 8,5 Go pour les DVD doubles couches).
Comme pour le CD, il existe différentes variantes du DVD, dont :- le DVD-ROM : DVD industriel, pressé.
- le DVD-R : DVD inscriptible.
- le DVD+R : DVD aussi inscriptible, mais plus récent que le -R et mieux adapté au stockage de données.
- le DVD-RW et le DVD+RW : DVD réinscriptibles avec respectivement les mêmes caractéristiques que le -R et le +R.
- le DVD-RAM : à peu près équivalent au DVD réinscriptible, mais avec une capacité de stockage de 9,4 Go et supportant plus de cycles d'écritures.
Le Blue-ray :
Le disque Blue-ray utilise un rayon laser bleu-violet de longueur d'onde 405 nm, d'où son nom. Il tend à remplacer à long terme le DVD. Le rayon étant plus fin, il permet de stocker plus d'informations sur la même surface (de 25 à 50 Go)
La mémoire holographique :
Elle constitue l'évolution la plus probable des supports optiques. L'holographie permet d'utiliser le volume du support pour enregistrer des données au lieu de se limiter à la surface, comme pour le CD ou le DVD. Le format le plus avancé dans ce domaine est le HVD (disque holographique polyvalent) dont la capacité de stockage pourrait atteindre 3,9 To.
Un disque magnéto-optique