ORDINATEUR ET MEMOIRE

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1 ARO2 Les mémoires Basé sur le cours de Etienne Messerli Les mémoires, unité BSL Etienne Messerli 09/04/2014 V21 Architecture des ordinateurs 2 - CPN / EMI /MSR 1 ORDINATEUR ET MEMOIRE 09/04/2014 Architecture des ordinateurs 2 - CPN / EMI /MSR 2

2 Ordinateur et mémoire Un rogramme est une suite d instructions stockés dans une mémoire Les oérations arithmétiques et logiques sont exécutées [en fonction du rogramme] sur des données stockées en mémoire Les instructions ou les données sont stockées sous forme de mots binaire 09/04/2014 Architecture des ordinateurs 2 - CPN / EMI /MSR 3 La mémoire La mémoire est un disositif [électronique] servant à stocker des mots binaires Chaque mot à une esse unique Adresse MEMOIRE Donnée (Instruction) Contrôle 09/04/2014 Architecture des ordinateurs 2 - CPN / EMI /MSR 4

3 Caractéristiques des mémoires But : conserver des informations 3 modes de fonctionnement : accès en lecture Read our obtenir l information enregistrée dans une case sécifiée (esse) accès en écriture Write our enregistrer une information dans une case sécifiée (esse) aucun accès à la mémoire (maintien) Coyright 2013 EMI, REDS@HEIG-VD 5 Les unités des mémoires Le bit : unité élémentaire d information (0 ou 1) L octet ou byte : aquet de 8 bits (vecteur, nombre), que l on eut maniuler simultanément. On l associe arfois à un caractère (code ASCII) Le mot ou word : aquet de bits que l on eut maniuler simultanément (généralement 16, 32 ou 64 bits) Coyright 2013 EMI, REDS@HEIG-VD 6

4 Les unités des mémoires Kilo, aquet de éléments (2 10 ) 1K byte 1024 bytes Méga, aquet de éléments, (2 20 ) 1M byte 1024 K bytes bytes Giga, aquet de éléments (2 30 ) 1G byte 1024 M bytes K bytes Tera, aquet de éléments (2 40 ) 1T byte 1024 G bytes M bytes Peta. Coyright 2013 EMI, REDS@HEIG-VD 7 Les tyes de mémoires Les mémoires "vives" informations erdues à la mise hors tension lecture et écriture en cours d utilisation Les mémoires "mortes" informations conservées à la mise hors tension lecture en cours d utilisation écriture («rogrammation») durant la fabrication de la mémoire ou écriture articulière durant fonctionnement du système qui la contient, imlique un effacement! Coyright 2013 EMI, REDS@HEIG-VD 8

5 Les tyes de mémoires Mémoires volatiles (vives) RAM (random-access memory): mémoire vive, volatile SRAM static random access memory DRAM dynamic random access memory Mémoires non-volatiles (mortes) ROM read-only memory PROM rogrammable read-only memory EPROM ou UV-EPROM erasable rogrammable readonly memory EEPROM ou E2PROM electrically EPROM Flash memory FeRAM, MRAM, PRAM Coyright 2013 EMI, 9 Les tyes de mémoires volatiles RAM (random-access memory): mémoire vive, volatile SRAM static random access memory: htt://en.wikiedia.org/wiki/static_random-access_memory L information est conservée dans des transistors. Elle est maintenue tant que la tension d alimentation est résente DRAM dynamic random access memory htt://en.wikiedia.org/wiki/dynamic_random-access_memory L information est conservée dans un condensateur et maintenue tant que la tension d alimentation est résente.. Il faut recharger (rafraîchir) ériodiquement les cellules de mémoire. SDRAM Synchronous dynamic RAM DDR SDRAM Double data rate Synchronous dynamic RAM DDR 100MHz, DDR2 133MHz, DDR3 166MHz, DDR4 200MHz En déveloement: T-RAM, Z-RAM, TTRAM Coyright 2013 EMI, REDS@HEIG-VD 10

6 Evolution des mémoires (chi) Article "Moore's Law: More or Less?" de Neil J. Gunther, site Comuter Measurement Grou, Voir: htt:// Coyright 2013 EMI, 11 Caractéristiques des SDRAM SDRAM SDRAM PC100 à 100MHz, PC 133 à 133MHz DDR1, 2 et 3 Tye Data bus Bank Bus clock MHz Data rate MT/s Transfert sur les deux flancs du clock Data rate 2 * Bus clock A chaque évolution, le nombre de rangée de circuits double. Dès lors le débit double. Coyright 2013 EMI, REDS@HEIG-VD Max caacity DDR 64 bits to to Gbits DDR2 64 bits to to Gbits DDR3 64 bits to to Gbits voir: htt://en.wikiedia.org/wiki/ddr_sdram 12

7 Les tyes de mémoires non-volatiles ROM contenu définit lors de la fabrication PROM contenu rogrammable une seule fois (fusible) EPROM ou UV-EPROM contenu rogrammable électriquement et effaçable avec rayons EEPROM contenu (mot) rogrammable et effaçable électriquement (quelques millisecondes) Flash memory contenu rogrammable électriquement mot ar mot et effaçable électriquement ar bloc. Tye: NOR Flash, NAND Flash htt://en.wikiedia.org/wiki/non-volatile_memory Coyright 2013 EMI, 13 mémoires non-volatiles FeRAM ou FRAM Ferroelectric RAM MRAM Magnetoresistive RAM PRAM Phase-change memory comosed by chalcogenide glass, which can be "switched" between two states, crystalline and amorhous. En déveloement: CBRAM, SONOS, RRAM, Racetrack memory, NRAM, Milliede Coyright 2013 EMI, 14

8 Structure d une RAM statique Construction matricielle, meilleure utilisation de la surface d une uce (IC: circuit intégré) RAM 1024 bits matrice 32x32 Décodeur de ligne Coyright 2013 EMI, REDS@HEIG-VD 15 Cellule de base d une RAM statique L information est mémorisée dans un latch Structure d une cellule mémorisation de Di si Wr Yi Xi actif lecture latch si Xi actif Coyright 2013 EMI, REDS@HEIG-VD 16

9 Extension des esses (rofondeur) Les entrées de sélection du circuit ermettent d étendre la rofondeur en utilisant lusieurs circuits A3 Mémoire 16 x 2 bits Mémoire 8 x 2 bits Mémoire 8 x 2 bits Coyright 2013 EMI, REDS@HEIG-VD 17 Extension des données (largeur) Il suffit d utiliser 2 circuits en arallèle Mémoire 8 x 4 bits Mémoire 8 x 2 bits Mémoire 8 x 2 bits D3 D2 Coyright 2013 EMI, REDS@HEIG-VD 18

10 09/04/2014 Adressage mémoire Une mémoire d ordinateur est toujours essé ar bytes Si une donnée contient lus d'un byte, l esse de la donnée corresond à celle du remier byte Les mots sont toujours alignés dans la mémoire Adr N x nb_bytes /mot (N est entier) mots 64 bits 0000?? 0008?? Architecture des ordinateurs 2 - CPN / EMI /MSR mots 32 bits 0000?? 0004?? 0008?? 0012?? byte esse Rael : Little endian / big endian big endian: le byte de oids fort est mis à l'esse inférieure (le mot commence ar le byte de oids fort) little endian: le byte de oids faible est mis à l'esse inférieure (le mot commence ar le byte de oids faible) 09/04/2014 Architecture des ordinateurs 2 - CPN / EMI /MSR 20