memoire des machines

Les machines ne comprennent que les chiffres ! Et pas n’importe lesquels : 0 et 1 sont ses préférés… Pourtant, une machine comme celle qui vous sert à afficher cette page n’est pas (seulement) une calculatrice:

Comment peut-on travailler avec du texte ou des images sur une machine, qui ne manipule que du binaire?

Mémoire d’une machine

Une machine manipule des données numériques BINAIRES. Ce sont des nombres constitués de chiffres ne pouvant prendre que 2 valeurs, 0 ou 1 : des bits.

Le stockage des bits s’est fait autrefois sur support papier (avec/sans trou):

carte perforée IBM - source wikipedia

carte perforée IBM - source wikipedia

Aujourd’hui, le support mémoire est constitué de milliards de transistors, possédant 2 niveaux de tension : 5V ou 0V.

C’est donc le transistor qui permet la représentation d’un bit de donnée, en ajustant la tension électrique au niveau haut ou au niveau bas.

Le transistor: un composant électronique à 2 états

Le transistor: un composant électronique à 2 états

Un transistor est un morceau de conducteur, dont la conductivité est contrôlée par sa troisième broche/borne. - Source: Fonctionnement d’un ordinateur/Les transistors et portes logiques

Loi de Moore

Le nombre de transistors sur une puce électronique devrait être doublé tous les 2 ans, pour le même prix de fabrication. Les transistors deviennent donc de plus en plus petits.

La figure suivante montre l’évolution du nombre de transistors pour un même élement de surface:

illustration de la loi de Moore - source wikipedia

illustration de la loi de Moore - source wikipedia

Coder de plus grandes valeurs

Les transistors sont gravés sur circuits intégrés, ce qui a permi d’atteindre des fortes densités par unité de surface. La finesse de gravure est actuellement de 10 nm environ (Intel).

Le transistor: un composant électronique à 2 états

Le transistor: un composant électronique à 2 états

Une machine va traiter des informations qui vont être à l’origine très diverses, plus ou moins structurées, mais toujours en binaire :

Ce sont des nombres, des caractères, des mots, des images, des sons, des bruits, la température, la quantité d’argent qu’on a dans notre porte-monnaie, notre âge, des dates, etc.

La quantité de mémoire, même importante, n’est pas infinie dans une machine. C’est pourquoi on doit reserver un certain nombre de bit à chaque donnée, et ce nombre doit être ajusté au mieux.

Le transistor: un composant électronique à 2 états

Le transistor: un composant électronique à 2 états

Pour coder une information qui peut prendre plus de 2 valeurs, il faudra utiliser plusieurs bits. Ceux-ci sont souvent rassemblés par 8, formant un mot-octet. Celui-ci peut prendre 256 valeurs.

Actuellement, les disques durs vendus dans le commerce contiennent 1 à plusieurs To (teraoctets: 1015 octets)

Format des données

Dès l’invention de l’informatique, les ordinateurs ont pu manipuler des textes composés de caractères, que ce soit pour la saisie des commandes sur un clavier ou pour l’impression des résultats sur le papier. Il a donc fallu adopter une convention commune qui soit utilisée par tous les ordinateurs. Ainsi, est né en 1961 le code ASCII (American Standard Code for Information Interchange) qui associe une valeur numérique à chaque caractère de l’alphabet : 65 pour A, 66 pour B…

table ascii, source: lookuptable.com

table ascii, source: lookuptable.com

Avec la taille des mémoires, et les performances des machines qui ont progressé, il a été possible de coder des données de plus en plus complexes. Il a fallu trouver un moyen de structurer ces données, c’est à dire de les mettre en forme et en lien dans un format approprié.

Histoire des données

La video suivante présente l’histoire du stockage des données et ses enjeux: