LES MEMOIRES CHAPITRE : 05. Introduction :La mémoire se présente sous forme de composants électroniques ayant la capacité de

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1 CHAPITRE : 05 I. LES MEMOIRES Introduction :La mémoire se présente sous forme de composants électroniques ayant la capacité de retenir des informations (les informations étant de type binaire, 0 ou 1). Chaque "bit" mémoire est composé d'un transistor (qui permet de lire ou d'écrire une valeur) accouplé à un condensateur (qui permet de retenir l'état binaire : 1 quand il est chargé et 0 quand il est déchargé). La mémoire est organisée sous forme de lignes et de colonnes. A chaque intersection correspond un bit de mémoire. Voici une représentation d'un bit mémoire : Fig01 : Représentation d'un bit mémoire Une mémoire est un élément de stockage d'information Les bits stockés sont organisés en forme de matrice: la dimensionde la mémoire est donnée par le nombre de lignes fois la largeurde la ligne Chaque ligne de la mémoire est appelée un mot. Elle est identifiéepar une adresse (numéro de la ligne) Le nombre de lignes est toujours une puissance de deux Deux opérations sont possibles, toujours sur un mot complet: lalecture (read) et l'écriture (write) Fig02:Opération de lecture Page 1

2 Fig03:Opération d'écriture II. Les catégories de mémoire :En distingue deux catégories de mémoire : II-1/ Les mémoires mortes : Ce sont des mémoires a lecture seul ; ils sont non volatile (elles gardent leurs contenus on absence de courant), on distingue : A. ROM (Read OnlyMemory):Mémoire à lecture seul, son contenue est écrit par le fabriquent; l utilisateur ne peut que la lire. B. PROM (Programmable Read OnlyMemory):C est une mémoire dans laquelle l utilisateur écrie son contenue a l aide d un programmateur de mémoire, après cette opération son contenue reste définitive (elle devient identique a une ROM). C. REPROM (Reprogrammable Read Onlymemory):Le continue de cette mémoire peut être efface et reprogrammé a l aide toujours d un programmateur de mémoire, dans ce type de mémoire on trouve plusieurs : EPROM (Erasable Programmable ROM) : Mémoire effaçable programmable a lectureseul, c est une mémoire dans laquelle le contenue peut être effacé a l aide de rayons ultra violet, se qui permet une nouvelle programmation EEPROM, (ElectricalyErasable PROM, ErasableAlterable PROM):Mémoire programmable effaçable électriquement, c est une Page 2

3 mémoire dans laquelle son contenue peut être effacé à l aide d un phénomène électrique appelé avalanche, ce qui permet une nouvelle programmation à l aide d un programmateur de mémoire. FLASH:le contenu est effacé électriquement et plus rapidement que sur les EEPROM Les EPROMs sont des mémoires non volatiles rapides, à grande densité et bas prix. Toutefois, elles possèdent un granddésavantage pour certain type d'applications: il faut les enleverdu système pour les effacer et les reprogrammer Les EEPROMs ne présentent pas ce problème mais, par contre, possèdent une densité inférieure et un prix plus élevé Les mémoires Flash présentent un bon compromis: une densité beaucoup plus grande que les EEPROMs, à un coût nettementinférieur (bien que pas aussi bas que les EPROMs), tout en étanteffaçables électriquement Le seul désavantage des mémoires Flash est que l'effacement n'est possible que dans sa totalité ou par secteurs, mais pas byte àbyte II-2/ Les mémoires vives ou RAM (Random Access Memory): Mémoire a lecture et écriture : Cette mémoire, à l'inverse de la mémoire ROM, peut être lue et écrite de manière standard Il s'agit d'une mémoire volatile (son contenu est perdu lors qu'elle n'est plus alimentée électriquement). Ce type de mémoire se décline en deux grandes catégories : A. DRAM (Dynamic RAM) :Mémoire dynamique. A l'inverse de la mémoire SRAM, elle doit être rafraîchie plusieurs fois par secondes, ce qui augmente le temps d'accès (50 80ns). Par contre son coût est nettement inférieur et son encombrement faible. FIG : Cellule d une mémoire DRAM Page 3

4 B. SRAM (Static RAM): Mémoire statique. Cette mémoire a l'immense avantagede pouvoir stocker une valeur pendant une longue période sans devoir être rafraîchie(les cellules ou sont stockés des 1 ne nécessite pas d êtres son cesse recharger par une impulsion), Cela permet des temps d'accès très court (8 20ns). Les deux inconvénients sont son coût très élevé et son encombrement. FIG : Cellule d une mémoire SRAM III. I. Les différents mémoires qui existe dans un PC : LES RAM (Random Access Memory): Le plus rapide est le processeur. Il n'accède jamais à des mémoires de masse directement (disque dur,clé USB, CD,...), car celles-ci sont extrêmement lentes. Toute information traitée est ainsi préalablement stockée dans la mémoire vive. Cette dernière présente aussi l'inconvénient d'être très lente, le processeur perd ainsi beaucoup de temps à attendre que les données lui arrivent. La première étape pour résoudre ce problème a donc consisté à accélérer cette mémoire vive. Avec l'évolution des PC, la mémoire RAM à évoluée en différents types et vitesses. La technologie des mémoires suit la vitesse externe des processeurs. A. Les barrettes SIP (Single In Line Package) : Ces barrettes avaient soit une valeur de 256 ko, soit de 1 Mo. Leur fragilité est l'une des raisons de son faible succès, en effet, une patte pouvait être trop facilement pliée ou cassée. Page 4

5 B. Les barrettes SIMM (Single In-Line Memory Module):(Module à un seul range de mémoire) Les barrettes SIMM 8bits / 30 pins Ces barrettes peuvent avoir une valeur de 256 ko, 1 Mo ou 4 Mo. Chaque barrette a une encoche dans l'angle inférieur gauche qui sert de détrompeur, évitant ainsi de la monter à l'envers. Ils sontcadencés à 33 Mhz Les barrettes SIMM 32bits/72 pins: Au niveau des valeurs, les SIMM 32 bits Disponibles sont de 1 Mo, 2 Mo, 4Mo, 8 Mo, 16 Mo, 32 Mo et 64 Mo. Les SIMM 32c plafonnaient à 33 Mhz, les SIMM 70c à 66 Mhz C. Les barrettes DIMM (Dual In Line Memory Module) :(Module à double rang de mémoire) La SDRAM (SynchronousDynamicRandom Access Memory)(RAM dynamique synchrone) :La SDRAM est apparue en Elle permet une lecture des données synchronisée avec le bus de la carte-mère, contrairement aux mémoires SIMM qui étaient asynchrones. La SDRAM permet donc de supprimer les temps d'attente dus à la synchronisation avec la carte-mère et permet d'avoir des temps d'accès de 10 nanosecondes. Voici la constitution de base d'une barrette mémoire SDRAM : Page 5

6 Elle existe en différentes versions : PC 66 (prévue pour fonctionner à 66 MHz maximum) PC 100 (prévue pour 100 MHz maximum) PC 133 (prévue pour 133 MHz maximum) Les tailles des DIMM sur le marché sont de 32, 64, 128, 256 et 512Mo Direct Rambus ou DRDRAM (RDRAM dans le langage courant) La DRDRAM est uniquement utilisée par les processeurs INTEL Pentium. Elle a été conçue par la société Rambus, d'où son nom. Elle exploite les francs montants et descendants de l'horloge Cette mémoire a été abandonnée rapidement car elle était chère à produire et ne donnait pas les résultats escomptés en termes de performances.elle existe en différentes versions, exemple : DRDRAM à 300 Mhz (appelées PC600) DRDRAM à 400 Mhz (PC800). DDR SDRAM : (DDRAM ou DDR1 dans le langage courant) Ce type de mémoire «Double Data Rate SDRAM» «Double fréquence de donnée» utilise la technologie Rambus pour doubler le taux de transfert actuel de la SDRAM. Moins chère que la RDRAM Rambus, elle atteint des performances équivalentes. Actuellement (avec les chipsets associés), elle est utilisée autant par AMD que par Intel avec les Pentium IV Page 6

7 La DDR est une variante de la SDRAM. Elle prend en compte les fronts montants et descendants du bus système. Cela permet de doubler le taux de transfert. Voici la constitution principale d'une barrette mémoire de DDR : Le tableau de mémoire physique a été divisé en deux parties pour fournir deux bit par cycle au lieu d'un. Il existe plusieurs types de barrettes DDR : La PC 1600 qui fonctionne à 100 MHz, ce qui permet d'atteindre les 200 MHz si on la compare à de la SDRAM. Sa bande passante est de 1.5 Go par seconde. La PC 2100 qui fonctionne à 133 MHz, ce qui permet d'atteindre 266 MHz comparé à de la SDRAM. Sa bande passante est de 2 Go par seconde. La PC 2700 qui fonctionne à 166 MHz, ce qui nous fait 333 MHz comparé à de la SDRAM. Sa bande passante est de 2.5 Go par seconde. La PC 3200 qui fonctionne à 200 MHz, ce qui nous fait 400 MHz comparé à de la SDRAM. Sa bande passante est de 3 Go par seconde. La PC 3500 qui fonctionne à 217 MHz, ce qui permet d'atteindre 433 MHz comparé à de la SDRAM. Sa bande passante est de 3.2 Go par seconde. La PC 4000 qui fonctionne à 250 MHz, ce qui permet d'atteindre 500 MHz comparé à de la SDRAM. Sa bande passante est de 4 Go par seconde. La DDR-2 : (elle dispose de deux fronts d'horloge, un pour la lecture et l'autre pour l'écriture, ce qui double les taux de transferts par rapport à la DDR). Voici le principe de base d'une mémoire DDR 2 : Page 7

8 Le tableau de mémoire a encore été divisé en deux par rapport à la DDR ce qui permet de fournir 4 bit par cycle. La fréquence du buffer passe à 200 MHz pour doubler au final la fréquence de sortie. La DDR 2 400/PC : cadencée à 200 MHz en externe et 100 MHz en interne, elle a une bande passante de 3 Go/s La DDR 2 533/PC : cadencée à 266 MHz en externe et 133 MHz en interne, elle a une bande passante de 4.2 Go/s La DDR 2 667/PC : cadencée à 333 MHz en externe et 166 MHz en interne, elle a une bande passante de 5.1 Go/s La DDR 2 800/PC : cadencée à 400 MHz en externe et 200 MHz en interne, elle a une bande passante de 6.2 Go/s La DDR /PC2 : cadencée à 533 MHz en externe et 266 MHz en interne, elle a une bande passante de 8.1 Go/s Le tableau ci-dessous donne la correspondance entre la fréquence de la carte mère (FSB), celle de la mémoire (RAM) et son débit : Page 8

9 La DDR3 : Le DDR3 SDRAM, plus généralement connu sous la forme simplifiée DDR3, est un standard de mémoire vive destiné à être progressivement utilisé dans les ordinateurs personnels commercialisés à partir de l année 2007.Le standard DDR3 a été élaboré dans le but de succéder au standard DDR2, en offrant des améliorations de performance tout en diminuant la consommation électrique. Pour les personnes intéressées par les très hautes fréquences, voici les fréquences de la norme DDR3 : PC3-6400/DDR3-800 : Cadencées à 400 MH, avec une bande passante de 6,4 Go/s. PC3-8500/DDR : Cadencées à 533 MHz, avec une bande passante de 8,53 Go/s. PC /DDR : Cadencées à 667 MHz, avec une bande passante de 10,66 Go/s. PC /DDR : Cadencées à 800 MHz, avec une bande passante de 12,8 Go/s. PC /DDR : Cadencées à 933 MHz, avec une bande passante de 14,9 Go/s. PC /DDR : Cadencées à MHz, avec une bande passante de 17,0 Go/s. Page 9

10 IV. Classement des différentes mémoires Les différentes mémoires peuvent être classées comme indiqué sur le schéma ci-dessous : Page 10