Une mémoire est un dispositif capable de : enregistrer, conserver, restituer des informations codées en binaire.

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1 La mémoire Une mémoire est un dispositif capable de : enregistrer, conserver, restituer des informations codées en binaire. Les mémoires se distinguent par : leur capacité, leur temps d'accès leur coût. Architecture des Ordinateurs 130

2 La mémoire : les différents types Registres du CPU Il s'agit d'éléments de mémoire situés dans l'unité de traitement (CPU). Ce type de mémoire est caractérisé par une grande vitesse Sert principalement au stockage des opérandes et des résultats d'opérations du CPU. Architecture des Ordinateurs 131

3 La mémoire : les différents types Antémémoire ou mémoire cache Il s'agit d'une mémoire rapide de capacité nettement plus faible que la mémoire centrale. Elle est utilisé comme tampon entre le CPU et la mémoire centrale, réduisant ainsi le nombre d'accès à cette dernière. Architecture des Ordinateurs 132

4 La mémoire : les différents types Mémoire centrale C'est la mémoire principale utilisée par le CPU. Sa taille peut être importante car elle est destinée à recevoir programmes et données. Son temps d'accès est plus important que celui des registres et du cache. Architecture des Ordinateurs 133

5 La mémoire : les différents types Mémoire d'appui Ce sont les mémoires de masse : disques durs, bandes magnétiques, CDROM, DVD,... Grande capacité Peu coûteuses par rapport à la mémoire centrale. Eléments de stockage permanent Leur temps d'accès est beaucoup plus important que les mémoires dites électroniques Architecture des Ordinateurs 134

6 La mémoire : Caractéristiques Adresses Valeur numérique, généralement exprimée en binaire ou en hexadécimal, désignant un élément de mémoire. Exemple : adresse sur 16 bits ( ) 2 =(B15A) 16 Architecture des Ordinateurs 135

7 La mémoire : Caractéristiques Capacité. C'est la taille de la mémoire. Elle s'exprime en nombre de bits, de bytes (octets) ou de mots (16 bits). On utilise les multiples de l'octet : Kilo-octet ko 1024 octets 2 10 octets Mega-octet Mo 1024 koctets 2 20 octets Giga-octet Go 1024 Moctets 2 30 octets Tera-octet To 1024 Goctets 2 40 octets Architecture des Ordinateurs 136

8 La mémoire : Caractéristiques Temps d accès. Temps nécessaire à la lecture ou l'écriture d'une information en mémoire. Les temps d'accès des mémoires électroniques se mesurent en ns, Les temps d'accès des mémoires magnétiques, (disquettes, disques durs ou cartouches) se mesurent en ms. Architecture des Ordinateurs 137

9 La mémoire : Caractéristiques Cycle Mémoire Temps minimal entre deux accès mémoire en lecture ou en écriture Durée d'un cycle mémoire = Temps d'accès + Synchronisation + Stabilisation des signaux + Rafraichissement des mémoires dynamiques Architecture des Ordinateurs 138

10 La mémoire : Caractéristiques Volatilité Durée de rétention de l'information au sein de la mémoire. Un disque dur est non-volatile alors que la mémoire électronique l'est. Architecture des Ordinateurs 139

11 La mémoire : Caractéristiques Type d'accès = méthode d'accès à l'information Séquentiel : bande magnétique. L'accès à une information située à un emplacement n nécessite la lecture des n-1 emplacements précédents. Direct : mémoires électroniques RAM ou ROM Semi-séquentiel : disques durs. L'accès au cylindre est direct et l'accès au secteur séquentiel. Accès par le contenu = mémoires associatives. Les informations sont identifiées par une clé et la recherche s'effectue sur cette clé de façon simultanée sur toutes les positions de la mémoire (antémémoire par exemple). Architecture des Ordinateurs 140

12 Mémoire Centrale : description Elle doit contenir les programmes, les données et une bonne partie du système d'exploitation. Les caractéristiques de capacité et de rapidité sont donc déterminantes Repères Historiques Dates Noms Capacité mémoire Technologie Temps d'accès 1945 ENIAC 20 mots Tubes à vide de l'ordre de 0.1ms 1953 IBM mots Tambours magnétiques 1965 IBM360 1Moctets Tores magnétiques 0.75us 1976 CRAY-1 1Mmots de 64 bits Transistors 50ns 1985 CRAY Mmots de 64 bits Circuits MOS Architecture des Ordinateurs 141

13 Mémoire Centrale : Structure matricielle Cellule de base Décodeur Lignes de mots (2n bits) Adresses (n bits) Données (m bits) L accès est ici direct ou aléatoire Architecture des Ordinateurs 142

14 La RAM SRAM : Static RAM. Ce type de RAM est réalisé à partir de : Bascules à transistors (4 par bascule) unipolaires ou bipolaires, ces derniers étants plus rapides. Avantage : rapidité Inconvénient : chère Utilisation : mémoire cache, mémoire centrale des micro-système (automates, cartes 8 bits etc...) Architecture des Ordinateurs 143

15 La RAM : Static RAM SRAM : Static RAM Ecriture bit R Q R Q Lecture bit S S Ecriture bit R Q R Q Lecture bit S S Ecriture mot Lecture mot Ecriture mot Lecture mot Architecture des Ordinateurs 144

16 La RAM : Static RAM 1 Ecriture bit 0 0 R Q 1 Lecture bit 1 1 S 1 Ecriture mot Lecture mot 01 1 Architecture des Ordinateurs 145

17 Les différents types de RAM DRAM : Dynamic RAM Réalisées uniquement en technologie MOS, Une cellule mémoire = association d'un transistor et d'une capacité (il s'agit en réalité de la capacité intrinsèque d'une jonction grille/source d'un transistor MOS). Le condensateur se déchargeant, il est nécessaire de le recharger périodiquement : c'est le rafraichissement. Avantages : simplicité de fabrication, densité d'intégration élevée (4x plus élevée qu'un SRAM), coût au bit plus faible. Inconvénient : logique de rafraichissement Architecture des Ordinateurs 146

18 Les technologies de mémoires dynamiques SIMM : Single Inline Memory Module. Organisée en 8 ou 32 bits ou encore en 9 ou 36 bits lorsque des bits de parités sont ajoutés (chez IBM par exemple). Ces ''barettes'' sont constituées de DRAM. EDO : Extended Data Output. Il s'agit ici également de DRAM mais associée à des bascules D qui jouent le rôle de mémoire cache pour accélérer l'accès. VRAM : Video RAM. Elle est réservée à l'affichage avec un débit de 625Mo/seconde SDRAM : Synchronous DRAM. Elle se synchronise avec le CPU pour éviter les temps d'attente. Elle est capable de fonctionner à une cadence de 150Mhz et son temps d'accès actuel est de l'ordre 10ns. DDR-SDRAM : Double Data Rate. Le bus utilisé (comme pour la SDRAM), un bus 64 bits. Elle double la bande passante de la SDRAM en employant à la fois les fronts montant et descendant du signal pour le transfert de données. DR-SDRAM ou Rambus DRAM : type de mémoire permettant de transférer les données sur un bus de 16 bits de largeur à une cadence de 800Mhz, ce qui lui confère une bande passante de 1,6 Go/s. Comme la SDRAM, ce type de mémoire est synchronisé avec l'horloge du bus pour améliorer les échanges de données. En contrepartie, la mémoire RAMBUS est une technologie propriétaire, ce qui signifie que toute entreprise désirant construire des barrettes de RAM selon cette technologie doit reverser des droits (royalties) aux sociétés RAMBUS et Intel. Architecture des Ordinateurs 147

19 Les mémoires : l avenir Architecture des Ordinateurs 148

20 La mémoire : évolution de la capacité Loi de Moore DRAM (bits) Architecture des Ordinateurs 149