Les Mémoires. Electronique des Composants & Systèmes. Université Constantine 2 Abdelhamid Mehri Faculté des NTIC Département MI. Dr. Kitouni I.

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1 Université Constantine 2 Abdelhamid Mehri Faculté des NTIC Département MI Electronique des Composants & Systèmes Les Mémoires Cours de L1 - TRONC COMMUN DOMAINE MATHEMATIQUES INFORMATIQUE Dr. Kitouni I.

2 Contenu de la matière Chapitre 1 : Introduction Chapitre 2 : Les Mémoires Contenu de la matière : 1. Chapitre 1 : Introduction 2. Chapitre 2 : Les modèles et les activités de développement 3. Chapitre 3 : Les méthodes d estimation : cas du modèle COCOMO 4. Chapitre 4 : Les méthodes de planification : 1. Diagramme Gantt Chapitre 3 : Les Microprocesseurs Unité centrale de traitement Chapitre 4 : Architecture de base, les cartes mère & les entres /sorties Chapitre 5 : Les réseaux Chapitre 6 : Les systèmes d exploitation 2

3 1. Les mémoires 1. Organisation d une mémoire 2. opération de lecture ou d écriture 3. Caractéristiques d une mémoire 4. Type d accès à la mémoire 2. Différents types de mémoires 1. Les mémoires vives (RAM) 2. Les mémoire mortes (Rom) 3. Notion de hiérarchie mémoire 3. Les Disques durs 21/10/2015 3

4 En électronique, la bande passante (angl. bandwidth) est l'intervalle de fréquences dans lequel l'amplitude de la réponse d'un système ne s'écarte pas d'un niveau prédéfini. Dans le domaine des systèmes informatiques (réseaux informatiques, spécialement les accès à internet à haut débit), on utilise le terme bande passante pour désigner le débit binaire maximal d'un canal de communication. 21/10/2015 4

5 Une mémoire est un circuit permettant d enregistrer, de conserver et de restituer des informations (instructions et variables). Les informations peuvent être écrites ou lues. Il y a écriture lorsqu'on enregistre des informations en mémoire, lecture lorsqu'on récupère des informations précédemment enregistrées 21/10/2015 5

6 Une mémoire peut être représentée comme une armoire de rangement constituée de différents emplacements, les cases mémoires. Chaque case mémoire peut contenir un seul élément : Instructions ou données. Le nombre de cases mémoires pouvant être très élevé, il est nécessaire de pouvoir les identifier par un numéro appelé adresse. Chaque case (donnée) devient accessible grâce à son adresse. 21/10/2015 6

7 Avec une adresse de n bits il est possible de référencer au plus 2 n cases mémoire. Chaque case est remplie par un mot de données (sa longueur m est toujours une puissance de 2). Le nombre de fils d adresses d un boîtier mémoire définit donc le nombre de cases mémoire que comprend le boîtier. Le nombre de fils de données définit la taille des données que l on peut sauvegarder dans chaque case mémoire. En plus du bus d adresses et du bus de données, un boîtier mémoire comprend une entrée de commande qui permet de définir le type d action que l on effectue avec la mémoire (lecture/écriture) et une entrée de sélection qui permet de préparer les entrées/sorties du boîtier. 21/10/2015 7

8 On peut donc schématiser un circuit mémoire par la figure suivante où l on peut distinguer : Les entrées d adresses les entrées de données les sorties de données les entrées de commandes : une entrée de sélection de lecture ou d écriture. (R/W ) une entrée de sélection du circuit. ( CS ) 21/10/2015 8

9 Une opération de lecture ou d écriture de la mémoire suit toujours le même cycle : 1. sélection de l adresse 2. choix de l opération à effectuer ( R/W ) 3. sélection de la mémoire ( CS ) 4. lecture ou écriture la donnée 21/10/2015 9

10 1. ƒadresse : c est la valeur numérique désignant un élément physique de la mémoire. 2. La capacité : c est le nombre total de bits que contient la mémoire. Elle s exprime aussi souvent en octet. ƒ 3. Le format des données : c est le nombre de bits que l on peut mémoriser par case mémoire. On dit aussi que c est la largeur du mot mémorisable. ƒ 4. Le temps d accès : c est le temps qui s'écoule entre l'instant où a été lancée une opération de lecture/écriture en mémoire et l'instant où la première information est disponible sur le bus de données. ƒ 5. Le temps de cycle mémoire : il représente l'intervalle minimum qui doit séparer deux demandes successives de lecture ou d'écriture. ƒ 6. Le débit : c est le nombre maximum d'informations lues ou écrites par seconde. ƒ 7. Volatilité : elle caractérise la permanence des informations dans la mémoire. L'information stockée est volatile si elle risque d'être altérée par un défaut d'alimentation électrique et non volatile dans le cas contraire. 21/10/

11 Dans ce le cas de la mémoire centrale, on accède directement à n'importe quelle information dont on connaît l'adresse et que le temps mis pour obtenir cette information ne dépend pas de l'adresse. On dira que l'accès à une telle mémoire est aléatoire ou direct. Pour accéder à une information sur bande magnétique, il faut dérouler la bande en repérant tous les enregistrements jusqu'à ce que l'on trouve celui que l'on désire. On dit alors que l'accès à l'information est séquentiel. Le temps d'accès est variable selon la position de l'information recherchée. L'accès peut encore être semi-séquentiel : combinaison des accès direct et séquentiel. Pour un disque magnétique par exemple l'accès à la piste est direct, puis l'accès au secteur est séquentiel. Accès par le contenu les informations sont identifiées par une clé; la recherche s effectue simultanément sur toute les position de la mémoire Exemple la mémoire cache (dit aussi mémoire associative). 21/10/

12 2.1 Les mémoires vives (RAM) 2.2 Les mémoire mortes (Rom) 2.3 Notion de hiérarchie mémoire 21/10/

13 Les mémoires vives (RAM) Une mémoire vive sert au stockage temporaire de données (à base de mémoires à semi-conducteurs). Elle doit avoir un temps de cycle mémoire très court pour ne pas ralentir le microprocesseur. Les mémoires vives sont en général volatiles : elles perdent leurs informations en cas de coupure d'alimentation. Certaines d'entre elles, ayant une faible consommation, peuvent être rendues non volatiles par l'adjonction d'une batterie. Il existe deux grandes familles de mémoires RAM (Random Acces Memory : mémoire à accès aléatoire) : ƒ Les RAM statiques SRAM &ƒles RAM dynamiques DRAM. 21/10/

14 Chaque pièce représente 16 Mo de RAM; ce qui donne un total de 128 Mo de RAM. Cette pièce (vue recto-verso) représente 128 Mo de RAM Barette de mémoire vive de type DDR SDRAM 21/10/

15 A. Les RAM statiques Le bit mémoire d'une RAM statique (SRAM) est composé d'une bascule (interrupteur). Chaque bascule contient entre 4 et 6 transistors. Une bascule est un circuit logique capable, de maintenir les valeurs de ses sorties malgré les changements de valeurs d'entrées (selon son rôle). B. Les RAM dynamiques Dans les DRAM, l'information est mémorisée sous forme d'une charge électrique stockée dans un condensateur. Le condensateur est un composant électronique ou électrique élémentaire. Sa propriété principale est de pouvoir stocker des charges électriques. 21/10/

16 Avantages : Cette DRAM permet une plus grande densité d'intégration, car un point mémoire nécessite environ quatre fois moins de transistors que dans une mémoire statique. Sa consommation s en retrouve donc aussi très réduite. ƒ Inconvénients : La présence de courants de fuite dans le condensateur contribue à sa décharge. Ainsi, l information est perdue si on ne la régénère pas périodiquement (charge du condensateur). Les RAM dynamiques doivent donc être rafraîchies régulièrement pour entretenir la mémorisation : il s'agit de lire l'information et de la recharger. Ce rafraîchissement indispensable a plusieurs conséquences: il complique la gestion des mémoires dynamiques car il faut tenir compte des actions de rafraîchissement qui sont prioritaires. la durée de ces actions augmente le temps d'accès aux informations. 21/10/

17 En général les mémoires dynamiques, qui offrent une plus grande densité d'information et un coût par bit plus faible, sont utilisées pour la mémoire centrale, alors que les mémoires statiques, plus rapides, sont utilisées lorsque le facteur vitesse est critique, notamment pour des mémoires de petite taille comme les caches et les registres 21/10/

18 Pour certaines applications, il est nécessaire de pouvoir conserver des informations de façon permanente même lorsque l'alimentation électrique est interrompue. On utilise alors des mémoires mortes ou mémoires à lecture seule (ROM : Read Only Memory). Ces mémoires sont non volatiles L inscription en mémoire reste possible mais elle est appelée programmation. Suivant le type de ROM, la méthode de programmation change. Il existe plusieurs types de ROM : ƒrom, ƒprom, ƒ EPROM, ƒeeprom, ƒflash EPROM. 21/10/

19 LA ROM Elle est programmée par le fabricant et son contenu ne peut plus être ni modifié, ni effacé par l'utilisateur. Avantages : 1. Densité élevée 2. Non volatile 3. Mémoire rapide ƒ Inconvénients : 1. Écriture impossible 2. Modification impossible (toute erreur est fatale). 21/10/

20 La PROM C est une ROM qui peut être programmée une seule fois par l'utilisateur (Programmable ROM). La programmation est réalisée à partir d un programmateur spécifique L EPROM ou UV-EPROM (Erasable Programmable ROM) Pour faciliter la mise au point d'un programme ou tout simplement permettre une erreur de programmation, il est intéressant de pouvoir reprogrammer une PROM. L EEPROM (Electrically EPROM) est une mémoire programmable et effaçable électriquement. 21/10/

21 La FLASH EPROM La mémoire Flash s'apparente à la technologie de l EEPROM. Elle est programmable et effaçable électriquement comme les EEPROM. La mémoire flash est une mémoire de masse à semi-conducteurs réinscriptible, c'est-à-dire une mémoire possédant les caractéristiques d'une mémoire vive mais dont les données ne disparaissent pas lors d'une mise hors tension. 21/10/

22 Une clé USB. La puce de gauche est la mémoire flash, celle de droite le microcontrôleur. Remarque: Sa vitesse élevée, sa durée de vie et sa faible consommation (qui est même nulle au repos) la rendent très utile pour de nombreuses applications : appareils photo numériques, téléphones cellulaires, imprimantes 21/10/

23 Une mémoire idéale serait une mémoire de grande capacité, capable de stocker un maximum d informations et possédant un temps d accès très faible afin de pouvoir travailler rapidement sur ces informations. Mais il se trouve que les mémoires de grande capacité sont souvent très lente et que les mémoire rapides sont très chères. Et pourtant, la vitesse d accès à la mémoire conditionne dans une large mesure les performances d un système. En effet, c est là que se trouve le goulot d étranglement entre un microprocesseur capable de traiter des informations très rapidement et une mémoire beaucoup plus lente (ex : processeur actuel à 3Ghz et mémoire à 400MHz). Or, on n a jamais besoin de toutes les informations au même moment. Afin d obtenir le meilleur compromis coût-performance, on définie donc une hiérarchie mémoire. On utilise des mémoires de faible capacité mais très rapide pour stocker les informations dont le microprocesseur se sert le plus et on utilise des mémoires de capacité importante mais beaucoup plus lente pour stocker les informations dont le microprocesseur se sert le moins. Ainsi, plus on s éloigne du microprocesseur et plus la capacité et le temps d accès des mémoire vont augmenter. 21/10/

24 21/10/

25 Les registres sont les éléments de mémoire les plus rapides. Ils sont situés au niveau du processeur et servent au stockage des opérandes et des résultats intermédiaires. ƒ La mémoire cache est une mémoire rapide de faible capacité destinée à accélérer l accès à la mémoire centrale en stockant les données les plus utilisées. ƒ La mémoire principale est l organe principal de rangement des informations. Elle contient les programmes (instructions et données) et est plus lente que les deux mémoires précédentes. ƒ La mémoire d appui sert de mémoire intermédiaire entre la mémoire centrale et les mémoires de masse. Elle joue le même rôle que la mémoire cache. ƒ La mémoire de masse est une mémoire périphérique de grande capacité utilisée pour le stockage permanent ou la sauvegarde des informations. Elle utilise pour cela des supports magnétiques (disque dur, ZIP) ou optiques (CDROM, DVDROM). 21/10/

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