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1 Chapitre 2 : Les mémoires •Introduction •Définition , Caractéristiques des mé

1 Chapitre 2 : Les mémoires •Introduction •Définition , Caractéristiques des mémoires •Classification des mémoires •La mémoire centrale •Caractéristiques d’une mémoire centrale • Structure d’une mémoire centrale •Conception d’une mémoire centrale • Architecture d’une Mémoire centrale ( architecture modulaire et architecture entrelacée ). 2 1. Introduction • Avec une bascule c’est possible de mémoriser une information sur 1 seul bit. • Avec un registre c’est possible de mémoriser une information sur n bits. • Si on veut mémoriser une information de taille important  il faut utiliser une mémoire . 3 Architecture matérielle d’une machine ( architecture de Von Neumann ) L’architecture de Von Neumann est composée : • D’une mémoire centrale, • D’une unité centrale (UC ) ou CPU (Central Processing Unit), processeur. •Cette architecture est la base des architectures des ordinateurs. Mémoire Centrale UC Processeur 4 L’Unité Centrale ( UC) • L’unité centrale (appelée aussi processeur) à pour rôle d’exécuter les programmes. • L’UC est composée d’une unité arithmétique et logique (UAL) et d’une unité de contrôle. - L’unité arithmétique et logique réalise une opération élémentaire (addition, soustraction, multiplication, . . .) du processeur à chaque top d’horloge. - L’unité de commande contrôle les opérations sur la mémoire (lecture/écriture) et les opérations à réaliser par l’UAL selon l’instruction en cours d’exécution. • Pour pouvoir effectuer les opérations sur des données et exécuter des programmes l’UC doit disposer d’un espace de travail . Cette espace de travail s’appel la mémoire centrale. 5 2. Définition d’une mémoire • Une mémoire est un dispositif capable : – D'enregistrer une information, – De la conserver ( mémoriser ) – et de la restituer ( possible de la lire ou la récupérer par la suite). • Exemple de mémoire : – La mémoire centrale – Un disque dure – Une disquette – Un flash disque – ………….. • La mémoire peut être dans le processeur ( des registres) , interne (Mémoire centrale ou principale) ou externe (Mémoire secondaire ). 6 On peut donc schématiser un circuit mémoire par la figure suivante où l’on peut distinguer : les entrées d’adresses les entrées de données les sorties de données les entrées de commandes : une entrée de sélection de lecture ou d’écriture. ( R/W) une entrée de sélection du circuit. ( CS ) Une opération de lecture ou d’écriture de la mémoire suit toujours le même cycle : 1. sélection de l’adresse 2. choix de l’opération à effectuer ( R/W ) 3. sélection de la mémoire ( CS = 0 ) 4. lecture ou écriture la donnée 7 3. Caractéristiques des mémoires • La capacité ( taille ) d’une mémoire est le nombre (quantité) d’informations qu’on peut enregistrer ( mémoriser ) dans cette mémoire. • La capacité peut s’exprimer en : – Bit : un bit est l’élément de base pour la représentation de l’information . – Octet : 1 Octet = 8 bits – kilo-octet (KO ) : 1 kilo-octet (KO )= 1024 octets = 210 octets – Méga-octet ( MO) : 1 Méga-octet ( MO)= 1024 KO = 220 octets – Géga-octet ( GO) :Géga-octet ( GO)=1024 MO = 230 octets – Téra-octet (To) : 1 téra-octet (To)= 1024 Go =240 octets 3.1. La capacité d’une mémoire 8 • Si une mémoires perd sont contenu ( les informations ) lorsque la sources d’alimentation est coupée alors la mémoire est dite volatile. • Si une mémoire ne perd pas ( conserve ) sont contenu lorsque la sources d’alimentation est coupée alors la mémoire est dite non volatile ( mémoire permanente ou stable). 3.2.Volatilité 9 • Sur une mémoire on peut effectuer l’opération de : • lecture : récupérer / restituer une information à partir de la mémoire. • écriture : enregistrer une nouvelle information ou modifier une information déjà existante dans la mémoire . • Il existe des mémoires qui offrent les deux modes lecteur/écriture , ces mémoire s’appelles mémoires vives. • Il existent des mémoires qui offrent uniquement la possibilité de la lecture ( c’est pas possible de modifier le contenu ). Ces mémoires s’appelles mémoires mortes. 3.3. Mode d’accès à l’information ( lecture /écriture ) 10 • C’est le temps nécessaire pour effectuer une opération de lecture ou d’écriture. • Par exemple pour l’opération de lecture , le temps d’accès est le temps qui sépare la demande de la lecture de la disponibilité de l’information. Temps d’accès Demande de la lecture Disponibilité de l’information Le temps d’accès est un critère important pour déterminer les performances d’une mémoire ainsi que les performances d’une machine. 3.4. Temps d’accès 11 4. Classification des mémoires Les mémoires peuvent êtres classée en trois catégories selon la technologie utilisée : – Mémoire à semi-conducteur ( mémoire centrale, ROM, PROM,…..) : très rapide mais de taille réduit. – Mémoire magnétique ( disque dur, disquette,…) : moins rapide mais stock un volume d’informations très grand. – Mémoire optique ( DVD, CDROM,..) 12 5. Durée de mémorisation Fonction du temps – quasi-permanente : disque, ROM – temporaire : RAM Fonction de la présence d’alimentation électrique – sensible : RAM – insensible : disque 13 6. Emplacement interne au processeur : registre  interne à la carte mère: mémoire principale  externe à la carte mère (mémoire secondaire): disque  externe à l’unité centrale (mémoire tertiaire): bande magnétique 14 7. Performance  Temps d’accès : temps nécessaire à une opération de lecture/écriture  Débit : quantité d’informations lues/écrites par unit´es de temps (exemple: Mo/s) Performance (ordre de grandeur) 4 Go/s : 32 bits toutes les nanosecondes ! 15 Mémoire à semi- conducteurs Vives (RAM) Mortes (ROM) Statiques Dynamiques Associatives PROM EPROM EEPROM FLASH 16 8. La mémoire centrale l’accès à la mémoire principale est le chemin le plus important dans l’ordinateur 17 8.1. Définition • La mémoire centrale (MC) représente l’espace de travail de l’ordinateur ( calculateur ). • C’est l’organe principal de rangement des informations utilisées par le processeur. • Dans une machine (ordinateur / calculateur) pour exécuter un programme il faut le charger ( copier ) dans la mémoire centrale . • Le temps d’accès à la mémoire centrale et sa capacité sont deux éléments qui influent sur le temps d’exécution d’un programme ( performance d’une machine ). 18 8.2. Caractéristiques de la mémoire centrale • La mémoire centrale est réalisé a base de semi-conducteurs. • La mémoire centrale est une mémoire vive : accès en lecture et écriture. • La mémoire centrale est dite à accès aléatoire (RAM : Random Acces Memory) c'est-à-dire que le temps d'accès à l'information est indépendant de sa place en mémoire. • La mémoire centrale est volatile : la conservation de son contenu nécessite la permanence de son alimentation électrique. • Un temps d’accès à une mémoire centrale est moyen mais plus rapide que les mémoires magnétiques . • La capacité d’une mémoire centrale est limitée mais il y a toujours une possibilité d’une extension. • Pour la communication avec les autres organes de l’ordinateur, la mémoire centrale utilise les bus ( bus d’adresses et bus de données) 19 8.3. Types des mémoires centrales • Il existent deux grandes familles des mémoires centrales : les mémoires statiques (SRAM) et les mémoires dynamiques (DRAM). – Les mémoires statiques sont à base de bascules de type D , elles possèdent un faible taux d’intégration mais un temps d’accès rapide ( Utilisation pour les mémoires cache ). – Les mémoires dynamiques à base de condensateurs , ces mémoires possèdent un très grand taux d’intégration, elle sont plus simples que les mémoires statiques mais avec un temps d’accès plus long . 20 8.4.Vue logique de la mémoire centrale 0001100 0011100 0111100 0001100 0001100 0000 0001 0002 ……. ……. …….. FFFF Une adresse Contenu d’une case (un mot)mémoire •La mémoire centrale peut être vu comme un large vecteur ( tableau ) de mots ou octets. •Un mot mémoire stocke une information sur n bits. • un mot mémoire contient plusieurs cellules mémoire. •Une cellule mémoire stock 1 seul bit . •Chaque mot possède sa propre adresse. •Une adresse est un numéro unique qui permet d’accéder à un mot mémoire. •Les adresses sont séquentielles ( consécutives ) •La taille de l’adresse ( le nombre de bits ) dépend de la capacité de la mémoire. 21 8.5. Structure physique d’une mémoire centrale •RAM (Registre d’adresse Mémoire ) : ce registre stock l’adresse du mot à lire ou a écrire . •RIM ( Registre d’information mémoire ) : stock l’information lu à partir de la mémoire ou l’information à écrire dans la mémoire. •Décodeur : permet de sélectionner un mot mémoire. •R/W : commande de lecture/écriture , cette commande permet de lire ou d’écrire dans la mémoire ( si R/W=1 alors lecture sinon écriture ) •Bus d’adresses de taille k bits •Bus de données de taille n bits Structure interne RIM R A M Bus d’adresse Bus de données D E C O D E U R E W R / 22 8.5.1. Comment sélectionner un mot mémoire ? Un mot mémoire Une cellule mémoire K bits K bits n bits •Lorsque uploads/Ingenierie_Lourd/ ch2-arch-ord.pdf