Organisation Et Fonctionnement Des Mémoires

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1 Chapitre VIII Organisation Et Fonctionnement Des Mémoires I- INTRODUCTION Une mémoire est un dispositif d'enregistrement, de conservation et de restitution de l'information On distingue deux classe de mémoires à semi-conducteurs: Les mémoire vives (RA M) Ce sont des mémoires pour lesquelles on ne peut pas garantir l'intégrité de l'information inscrite si entre temps il y a eu interruption de l'alimentation électrique Lorsqu'elles sont alimentées, elles peuvent être lu et écrites Les mém oire mortes (RAM) Ce sont des mémoires pour lesquelles on inscrit l'information dans leurs structures matérielles Elles conservent ainsi l'information même en l'absence de l'alimentation électrique Lorsqu'elles sont alimentées, elles ne sont généralement que lues sur site L'écriture, appelé aussi programmation, se fait à l'aide d'un dispositif spécial appelé programmateur II- ORGANISATION DE LA MEMOIRE 1 Cellules élémentaires et mot mémoire La cellule élémentaire d'une mémoire morte peut être assimilée à un interrupteur à semi-conducteur constitué soit d'une diode soit de transistors MTAYARI Lassaad Page 1/7 Chapitre 8

2 La cellule élémentaire d'une mémoire vive peut être assimilée à une bascule RS, JK ou D Elle est généralement de type D D Mémoire (1 bit) C Q K La sortie de la bascule est le bit mémoire Cellule de base mémoire Vive + Vc c + Vc c R R Interrupteur fermé Cellule de base mémoire Morte Interrupteur ouvert Un mot mémoire est un ensemble de n bits juxtaposés Exemple: Bit3 Bit2 Bit1 Bit0 e s t u n m o t d e 4 b i t s Le nombre n de bits d'un mot mémoire peut être quelconque Dans la pratique n peut être égal à 4, 8, 16, 32 ou même 64 Lorsque n est 8, on dit que le mot mémoire est un octet (byte) Chaque mot mémoire est contenu dans une case mémoire 2 Bus d'adresses MTAYARI Lassaad Page 2/7 Chapitre 8

3 Une mémoire contient plusieurs cases Pour identifier chaque case, on lui attribut un numéro appelé adresse Cette adresse s'obtient par la combinaison binaire d'un ensemble de fils appelé bus d'adresse Exemple d'adressage d'une mémoire de 4 cases: Case 0 Case 1 Case 2 Case 3 Cette organisation mémoire conduit à l'adressage suivant A1 A0 CASES A1 A0 0 0 Case 0 1 Case Case 2 1 Case 3 Avec n fils d'adresse (on dit n bits d'adresses ) on peut adresser 2 n cases C= 2 n est la capacité de la mémoire exprimée en nombre de cases ou en mots mémoire Dans la pratique, lorsque l'on a une mémoire de n bits d'adresse: Sa capacité est C = 2 n cases Ses cases sont numérotées de 0 à 2 n 1 Son bus d'adresse est noté A n-1 A 0 Exemple : Si l'on dispose d'une mémoire de capacité 8 KO, on peut exprimer cette capacité en bits Soit 8Ko *8bits ou encore 64 Kbits On détermine le nombre n de bits du bus d'adresse en appliquant la relation: MTAYARI Lassaad Page 3/7 Chapitre 8

4 2 n cases = 8 Kcases soit encore 2 n cases= 2 3 * 2 10, ce qui donne un bus d'adresse noté A 12 A 0 3 Bus de données Pour mettre le contenu d'une case mémoire en relation avec l'extérieur, la mémoire dispose d'un ensemble de fils appelé bus de données, noté (D m-1 D 0 ) Bus d'adresses A n -1 A 0 MEMORE D m-1 D 0 Bus de données III- FONCTIONNEMENT D'UNE MEMOIRE 1 Notion de sélection d'une mémoire: Les mémoires sont conçues pour pouvoir être connectées ensemble sur un même bus de données Il faut donc éviter les conflits entre des mémoires qui traiteraient de mettre en même temps les données sur le bus commun Pour cela, la mémoire est doté d'une entrée de sélection (/CE=/CS) (Chip enable =Chip set) Si /CE=0 alors, la mémoire est sélectionnée et le bus de données externe peut être connecté au contenu de la case d'adresse A n-1 A 0 Si /CE=1 alors, la mémoire est déconnectée et le bus de donnée externe est en haute impédance 2 Notion de lecture d'une mémoire: A 0 / O E Lire une mémoire consiste à transférer sur son bus de données externe le contenu d'une case mémoire dont le numéro est placé sur le bus d'adresse La mémoire dispose d'une entrée souvent noté /OE Cette entrée permet de donner l'ordre de lecture Si /OE = 0 alors, on autorise la sortie de données Si /OE = 1 alors, il n'y a pas de lecture et le bus de données est en haute impédance Décodeur Case 2m-1 Case 2m- 2 A n - 1 Choix de Case G Cas e 0 MTAYARI Lassaad Page 4/7 Chapitre 8 B us in te rne de do n né e s /CE

5 La lecture effective n'a lieu que si la mémoire est sélectionnée (/CE=0) et (/CS=0) Le schéma ci-dessus expose la méthode d'organisation d'une mémoire en cases 3 Notion d'écriture mémoire: Ecrire dans une mémoire, on dit aussi programmer une mémoire, consiste à transférer la donnée présente sur le bus de données dans le contenu de la case mémoire dont le numéro est présenté sur le bus d'adresse La mémoire dispose d'une entrée souvent noté /WE par laquelle on donne l'ordre d'écriture Si /WE = 0 alors, l'écriture est possible C'est le début de l'écriture qui devient effective sur le front montant de /WE si la mémoire est sélectionnée (/CE=0) Si /WE = 1 alors, il n'y a pas d'écriture Exemple sur une case mémoire d'un conçue à partir d'une bascule D: Cet exemple montre la logique de sélection, de lecture et d'écriture d'une mémoire vive /C /W B u s d e d o n n é e s D Q B u s d e d o n n é e s /O III- LES TYPES DE MEMOIRES A SEMI-CONDUCTEURS MTAYARI Lassaad Page 5/7 Chapitre 8

6 1 mémoires vives :(RAM) On peut accéder directement à n'importe quelle case avec la même durée, par opposition à des mémoires à accès série (ou séquentiel), ou la durée de l'accès à une case dépend de sa position ou de son adresse Il existe deux types de mémoires vive: La mémoire vive statique encore appelée SRAM Elle est rapide et consommatrice d'énergie L'élément de base est type de la bascule D La mémoire vive dynamique, encore appelée DRAM Elle est de grande capacité L'élément de base est équivalent à un condensateur L'état de charge ou de décharge du condensateur donne l'état logique du bit mémoire Comme tout condensateur, celui-ci présente des fuites, et il faut régénérer périodiquement la charge Pour cela, on met en œuvre un cycle de rafraîchissement qui consiste à lire les cellules mémoire à intervalles de temps fixes et à les réinscrire 2 mémoires mortes :(ROM) Il existe plusieurs types de mémoires mortes qui diffèrent par: soit leur structures interne soit le nombre de re-programmations possible Soit le mode d'effacement Programmer une mémoire morte consiste à modifier son contenu (c'est une opération d'écriture) On peut citer les types suivantes de mémoires mortes: ROM : Elle sont programmables à la fabrication par le consytructeur PROM: (Programmable ROM): Elles sont programmables une seule fois par l'utilisateur EPROM: (ERASABLE PROM): Elles sont programmables plusieurs fois et effaçables par exposition aux ultraviolet à travers une fenêtre réservée à cet effet L'effacement est global La programmation nécessite une tension élevée par rapport à la tension d'alimentation(155 V -> 25V) EEPROM: (ELECTICALY EPROM) MTAYARI Lassaad Page 6/7 Chapitre 8

7 Elles sont programmables plusieurs fois et effaçables électriquement On peut effacer le contenu d'une seule case La programmation d'une case dure environ 10 ms FLASH EPROM: (EPROM rapide en programmation): Elles sont programmables plusieurs fois et effaçables électriquement La différence avec les EPROM réside dans la séquence de programmation et le mode d'effacement On peut effacer un bloc de cases ou toute la mémoire 3 Quelques mémoires mortes courantes: La plupart des constructeurs des mémoires mortes de capacité allant de 2 Koctets à 1 Mocetets La dénomination de ces mémoires est normalisé: Exemple: Nom générique 27=EPROM C= CMOS 256=capacité en Kbits 27C Temps d'accès exprimé par 10 ns Ici 20*10=200 ns Les noms génériques sont: Pour les EPROM: 2 KO 2716 ou 27C16 8 KO 2732 ou 27C32 16 KO ou 27C KO ou 27C KO ou 27C512 Elles sont organisées en mots de 8 bits Les chiffres 64,128,256 et 512 représentent la capacité de la mémoire exprimée en Kbits Pour les EEPROM, leurs dénominations sont presque identiques à celle des EPROM, il suffit de remplacer 27 par 28 Pour les FLASH EPROM, la lettre C des EEPROM est remplacé par F MTAYARI Lassaad Page 7/7 Chapitre 8