C'est quoi la mémoire?

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1 C'est quoi la mémoire? Ce sont des composants électroniques qui ont la particularité de retenir des informations. En informatique, l'information de base (l'alphabet des ordinateurs) est composée de deux valeurs 1 et 0. Généralement, 1 signifie le courant passe et 0 le courant ne passe pas. En fait on ne va pas faire passer en permanence du courant pour que la mémoire sache qu'elle doit stocker le chiffre 1. La mémoire doit se rappeler que du courant l'a traversée, c'est-à-dire conserver une trace du passage du courant. Et c'est en interrogeant cette trace que l'on arrive à savoir si la valeur stockée est 1 ou 0. Pour que cela fonctionne, on utilise des composants électroniques qui savent stocker le courant électrique. Ce sont des condensateurs associés a des transistors (condensateurstransistors). Un seul composant mémoire peut intégrer plusieurs millions de ces condensateurs-transistors. Il existe plusieurs techniques (en dehors du condensateur-transistor) qui permettent de conserver la trace du passage du courant. A chacune de ces techniques correspond un type ou une famille de mémoire.

2 Famille de mémoires

3 morte La mémoire morte a la particularité de conserver les informations qu'elle contient sans devoir être alimentée en courant, c'est-à-dire qu'on va imprimer une trace définitive à chacun de ses composants. Pour se faire, on utilise non pas des condensateurs-transistors, mais des diodes. Cette conception est plus complexe et beaucoup plus coûteuse. C'est pour cette raison qu'on l'utilise dans des situations où la quantité de mémoire nécessaire est peu importante comme pour le BIOS de votre ordinateur qui gère des programmes et des données qui auront pour fonction d'assurer l'initialisation correcte des cartes électroniques comme la carte mère, carte graphique, carte contrôleur, etc

4 Les différents types de mémoire mortes - ROM : Elle n'est plus commercialisée. Le programme était tracé dans le composant au moment de sa construction. ROM signifie Read Only Memory : mémoire accessible en lecture uniquement. Il n'est pas possible de modifier leur contenu. - PROM : ROM Programmable. En rendant programmable la ROM, les techniciens n'ont plus la nécessité d'attendre que de nouveaux composants soient fabriqués pour mettre à jour un matériel électronique. Il suffit qu'ils puisent dans un stock de PROM vierges. Toutefois, elle ne peut être programmée qu'une seule fois. - EPROM : ROM Programmable et Effaçable. C'est une amélioration importante dans la famille des mémoires mortes. Le contenu de ces mémoires mortes peut être mis à jour plusieurs fois. Cependant, leur contenu ne s'efface que par ultraviolet, opération ne pouvant être réalisée que par un service technique équipé en conséquence. - EEPROM : ROM programmable et Électriquement Effaçable. C'est une évolution de l'eprom. L'effacement ne nécessite plus d'ultraviolet mais simplement un signal électrique. - Flash : C'est une mémoire récente. Elle repose sur la technologie EEPROM, mais en ayant une taille (densité) bien plus réduite. De part des similitudes de fabrication avec la mémoire Ram, on la nomme parfois Flash RAM. Mais ce n'est pas une RAM. Par exemple elle ne gère pas les accès aux données par groupe de 4 à 16 bits, comme la RAM, mais par bloc de plusieurs milliers de bits.

5 vive (ou RAM) Les RAM sont les mémoires les plus courantes. Il existe plusieurs familles et sous familles de RAM (voir ci-dessous). RAM signifie Random Access Memory. Littéralement cela se traduit par mémoire à accès aléatoire. En fait, l'accès à une RAM n'a rien d'aléatoire. Ce qu'il faut comprendre, c'est qu'on peut accéder à n'importe quelle partie de la RAM directement, sans obligation technique particulière. La RAM a deux particularités : - Elle perd toutes ses informations quand elle n'est pas alimentée par du courant (à l'opposé des ROM) - Elle nécessite un rafraîchissement constant des condensateurstransistors qui la composent.

6 vive (ou RAM) Le rafraîchissement est l'opération consistant à régénérer l'information d'une RAM avant qu'elle ne la perde. Effectivement, si les condensateurs-transistors savent conserver la trace du courant qui les traverse, cette trace n'a pas une durée de vie illimitée et il faut la régénérer avant qu'elle ne disparaisse complètement. Deux types de mémoire RAM se distinguent : - Les SRAM qui ne nécessitent aucun rafraîchissement, mais la durée n'est pas illimitée, quelques heures à quelques jours. - Les DRAM qui nécessitent un rafraîchissement de plusieurs milliers de fois par seconde.

7 statique (ou SRAM) Ces RAM sont les plus rapides, mais elles sont aussi les plus coûteuses et leur taille est plus importante. Elles sont utilisées principalement comme mémoire cache pour les microprocesseurs. Le terme de statique fait référence à leur fonctionnement interne. Elles ne nécessitent pas de rafraîchissement. Par contre, sur des mémoires dynamiques (DRAM), cette opération est très importante. Dans la mesure où ce rafraîchissement à un coût en temps, cela explique pourquoi la SRAM est plus rapide que la DRAM.

8 dynamique (ou DRAM) Dynamic RAM, ou RAM dynamique. Dynamique vient du fonctionnement même de ces composants qui nécessitent un rafraîchissement constant de leur condensateur-transistor. Lorsque vous achetez de la mémoire, elle se présente sous la forme d'une barrette. Celle-ci est composée de composants DRAM. A partir de ces composants, on fabrique toute une famille de mémoires dans laquelle on distingue l'ancienne génération composée par la mémoire FPM et EDO (processeur 386, 486 et Pentium d'intel) et la nouvelle génération composée par la SDRAM, RAMBUS (ou DR-SDRAM), VC-SDRAM (ou VCM), DDR- SDRAM. La première génération est dite : mémoire asynchrone. La seconde génération est dite : mémoire synchrone.

9 Remarques - Une DRAM est un composant. EDO, SDRAM, etc... sont des mémoires fonctionnant avec plusieurs composants DRAM assemblés sur une barrette ou PCB (Printed Circuit Board - Plaque de circuit imprimé). - La différence essentielle de toutes ces mémoires ne réside pas dans la conception des composants DRAM mais dans la façon de les assembler et de les exploiter. - Le terme de RAM est souvent utilisé sous forme générique pour désigner les mémoires que vous utilisez, mais il s'agit bien de barrettes mémoires composées de DRAM.

10 synchrone et asynchrone Une mémoire n'a pas d'intérêt en soit. Elle est nécessairement exploitée par un microprocesseur : le microprocesseur de votre ordinateur, le processeur de votre carte graphique, etc... La façon dont communiquent le processeur et la mémoire détermine si la mémoire est synchrone ou asynchrone. asynchrone : Quand le processeur fait un accès (écriture ou lecture) à ce type de mémoire, il doit attendre que celle-ci ait terminé son travail, pour faire un autre accès. La mémoire asynchrone génère des wait-states (temps d'attente). La raison pour laquelle une gestion asynchrone génère des wait-states est que le processeur ne sait pas quand l'information sera disponible par la mémoire. Pour être sûr de l'avoir, il n'a comme solution que d'attendre que la mémoire la lui transmette. S'il ne le faisait pas, il pourrait la manquer et cela provoquerait des erreurs.

11 synchrone et asynchrone synchrone : Lorsque le processeur fait un accès à la mémoire, il peut continuer à travailler en attendant la réponse. Par exemple, faire un autre accès mémoire. La mémoire synchrone ne génère pas de wait-states (temps d'attente). Pour synchroniser la mémoire, on utilise deux composants que l'on place entre la mémoire et le processeur : -La mémoire est reliée à une horloge. Celle-ci cadence donc les échanges entre la mémoire et le processeur. Grâce à cette horloge, le processeur sait quand l'information sera disponible, car la cadence de sortie des informations, en provenance de la mémoire, est régulière. - La mémoire et le processeur sont reliés à un buffer qui stocke les demandes d'accès à la mémoire provenant du microprocesseur. Ce buffer fait office de tampon entre la mémoire et le processeur. C'est grâce à l'utilisation conjointe d'un buffer et d'une horloge que le processeur n'a pas à attendre que la mémoire ait terminé son travail, pour continuer à travailler.

12 Les différents types de RAM Les mémoires asynchrones (les plus anciennes) : - FPM : Fast Page Mode. Utilisé principalement sur les machines équipées de processeur ou d'intel. - EDO : Extended Data Out : c'est une amélioration de la FPM. Utilisée pour les Pentiums et Pentium MMX, AMD K6 et K6-2 pour des fréquences de bus à 66 MHz. - BEDO : Burst EDO. Arrivée sur le marché en même temps que la SDRAM, elle n'a pas été vraiment commercialisée bien qu'apportant des solutions techniques intéressantes et proches de la SDRAM.

13 Les différents types de RAM Les mémoires synchrones (les plus récentes) : - SDRAM : Synchronous DRAM. Première mémoire synchrone commercialisée, elle est disponible pour des bus de communication à 66, 100 et 133 MHz. - SGRAM : Synchronous Graphic RAM. C'est une mémoire spécifique aux cartes graphiques. La mémoire d'une carte graphique doit contenir 2 types d'informations au moins : une copie de l'affichage écran, gérée par le RAMDAC et des données telles que les textures gérées par le processeur graphique. La particularité de la SGRAM est de permettre son accès simultanément au RAMDAC et au processeur graphique. - DDR-SDRAM : Double Data Rate SDRAM. Basée sur la technologie SDRAM, elle ajoute la possibilité de doubler le taux de transfert tout en conservant la même fréquence de fonctionnement qu'une SDRAM. En fait, DDR est une technologie qui n'est ni spécifique aux SDRAM ni à la mémoire (Ultra-DMA). Vous trouverez aussi de la DDR-SGRAM. D'autres types de mémoires disposent de cette technologie dès leur conception comme la FCRAM ou la RAMBUS. Dans ce cas, on ne précise pas DDR.

14 Les différents types de RAM - FCRAM : Fast Cycle RAM (mémoire à cycle rapide). Cette mémoire n'a pas encore fait vraiment son introduction sur le marché mais pourrait être utilisée par les prochaines cartes graphiques Matrox. Développées par Toshiba et Fujitsu, ces mémoires disposent d'un temps de latence de 20 à 30 ns, et d'un débit effectif comparable à celui d'une RAMBUS. - DRDRAM : Direct Rambus DRAM : Développée grâce au soutien massif d'intel, la Rambus fait son apparition en Un gros désavantage de cette mémoire est son prix et le fait qu'elle soit une technologie propriétaire. Les constructeurs de mémoires doivent payer des royalties aux sociétés RAMBUS et Intel pour la fabriquer. La particularité de la RAMBUS est d'associer les composants DRAM en série. Cela a pour conséquences que plus il y a de mémoire, plus les temps d'accès augmentent. - VCM : (Virtual channel Memory) : Cette mémoire, développée par NEC, est apparue en A fréquence de fonctionnement égale à une SDRAM, elle offre des performances de 5% à 10% supérieures dans l'exploitation des ordinateurs. Elle utilise une technique simulant l'existence de bancs multiples (jusqu'à 16) par l'intermédiaire de canaux pouvant gérer les différentes opérations d'accès à l'information.

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