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Architecture des ordinateurs M´ emoire Florent Devin Ecole Internationale des S

Architecture des ordinateurs M´ emoire Florent Devin Ecole Internationale des Sciences du Traitement de l’Information Florent Devin Architecture des ordinateurs Introduction G´ en´ eralit´ es Mode d’acc` es M´ emoire principale Introduction Florent Devin Architecture des ordinateurs Introduction G´ en´ eralit´ es Mode d’acc` es M´ emoire principale Introduction Importance Deux caract´ eristiques essentielles pour un ordinateur : Vitesse de traitement Capacit´ e ` a m´ emoriser les informations M´ emoire enregistrer conserver restituer des informations Florent Devin Architecture des ordinateurs Introduction G´ en´ eralit´ es Mode d’acc` es M´ emoire principale Caract´ eristiques Hi´ erarchie m´ emoire G´ en´ eralit´ es Florent Devin Architecture des ordinateurs Introduction G´ en´ eralit´ es Mode d’acc` es M´ emoire principale Caract´ eristiques Hi´ erarchie m´ emoire Caract´ eristiques D´ eﬁnitions tr` es large M´ emoire : dispositif (´ electronique) capable de conserver et de restituer une information Mot m´ emoire : ensemble de bits pouvant ˆ etre lus ou ´ ecrits simultan´ ement Remarque La performance des µprocesseurs augmente de 55% par an depuis 1987. La performance des m´ emoires augmente de 7% par an ! Florent Devin Architecture des ordinateurs Introduction G´ en´ eralit´ es Mode d’acc` es M´ emoire principale Caract´ eristiques Hi´ erarchie m´ emoire Caract´ eristiques Diﬀ´ erents types physiques de m´ emoires Principaux supports utilis´ es : Semi-conducteur : registres Magn´ etique : disquettes Optique : CD-ROM (C´ ed´ eroms) Florent Devin Architecture des ordinateurs Introduction G´ en´ eralit´ es Mode d’acc` es M´ emoire principale Caract´ eristiques Hi´ erarchie m´ emoire Caract´ eristiques Dur´ ee de m´ emorisation Fonction du temps : Quasi-permanente : CD-ROM, disques, disquettes, ROM temporaire : m´ emoires dynamiques, registres Alimentation ´ electrique Aliment´ e : RAM, registre, Non aliment´ e : CD-ROM, . . . Florent Devin Architecture des ordinateurs Introduction G´ en´ eralit´ es Mode d’acc` es M´ emoire principale Caract´ eristiques Hi´ erarchie m´ emoire Caract´ eristiques Capacit´ e Repr´ esente le nombre d’information stockable Exprim´ e en mot (word) ou octet (byte) Utilisation des puissances de 2 210 = 1K = 1 024 220 = 1M = 1 048 576 230 = 1G = 1 073 741 824 240 = 1T = 1 099 511 627 776 250 = 1P = 1 125 899 906 842 620 Florent Devin Architecture des ordinateurs Introduction G´ en´ eralit´ es Mode d’acc` es M´ emoire principale Caract´ eristiques Hi´ erarchie m´ emoire Caract´ eristiques Performance Temps d’acc` es : temps n´ ecessaire ` a une op´ eration de lecture/´ ecriture d´ ebit : la quantit´ e d’informations lues/´ ecrites par unit´ e de temp (1Mo/s) Mode d’acc` es : Mani` ere de retrouver une information Florent Devin Architecture des ordinateurs Introduction G´ en´ eralit´ es Mode d’acc` es M´ emoire principale Caract´ eristiques Hi´ erarchie m´ emoire Caract´ eristiques Hi´ erarchie L’id´ eal est de disposer d’une m´ emoire tr` es rapide et illimit´ ee ! C’est impossible. d’une part du fait du coˆ ut engendr´ e d’autre part technologiquement impossible (le temps d’acc` es augmente avec la capacit´ e). Florent Devin Architecture des ordinateurs Introduction G´ en´ eralit´ es Mode d’acc` es M´ emoire principale Caract´ eristiques Hi´ erarchie m´ emoire Caract´ eristiques Hi´ erarchie Plus les donn´ ees sont utilis´ ees, plus ont doit y acc´ eder rapidement ⇒hi´ erarchie du plus rapide au moins rapide du moins coˆ uteux au plus coˆ uteux du plus petit au plus grand Florent Devin Architecture des ordinateurs Introduction G´ en´ eralit´ es Mode d’acc` es M´ emoire principale Caract´ eristiques Hi´ erarchie m´ emoire Sch´ ema mémoire d’appui mémoire centrale mémoire cache registres mémoire de masse Vitesse Capacité Florent Devin Architecture des ordinateurs Introduction G´ en´ eralit´ es Mode d’acc` es M´ emoire principale Caract´ eristiques Hi´ erarchie m´ emoire Registres Caract´ eristiques Situ´ es dans le CPU Grande vitesse Stockage des op´ erandes et des r´ esultats Capacit´ e typique : < 1 Ko D´ ebit : 4000 - 32000 Mo/s Florent Devin Architecture des ordinateurs Introduction G´ en´ eralit´ es Mode d’acc` es M´ emoire principale Caract´ eristiques Hi´ erarchie m´ emoire M´ emoire cache Caract´ eristiques M´ emoire rapide Faible capacit´ e (par rapport ` a la m´ emoire centrale) Tampon entre CPU et m´ emoire centrale Capacit´ e typique : < 4 Mo D´ ebit : 800 - 5000 Mo/s Florent Devin Architecture des ordinateurs Introduction G´ en´ eralit´ es Mode d’acc` es M´ emoire principale Caract´ eristiques Hi´ erarchie m´ emoire M´ emoire centrale Caract´ eristiques M´ emoire principale Temps d’acc` es ´ elev´ e Stockage des donn´ ees et des programmes Capacit´ e typique : < 4 Go D´ ebit : 400 - 2000 Mo/s Florent Devin Architecture des ordinateurs Introduction G´ en´ eralit´ es Mode d’acc` es M´ emoire principale Caract´ eristiques Hi´ erarchie m´ emoire M´ emoire d’appui Caract´ eristiques Pr´ esente dans les syst` emes ´ evolu´ es Interm´ ediaire entre m´ emoire centrale et m´ emoire de masse Augmente la vitesse d’´ echange avec les p´ eriph´ eriques Florent Devin Architecture des ordinateurs Introduction G´ en´ eralit´ es Mode d’acc` es M´ emoire principale Caract´ eristiques Hi´ erarchie m´ emoire M´ emoire de masse Caract´ eristiques M´ emoire p´ eriph´ erique Grande capacit´ e Coˆ ut faible Lente Capacit´ e typique : > 1 Go D´ ebit : 4 - 32 Mo/s Florent Devin Architecture des ordinateurs Introduction G´ en´ eralit´ es Mode d’acc` es M´ emoire principale Caract´ eristiques Hi´ erarchie m´ emoire Caract´ eristiques des m´ emoires actuelles Tableau r´ ecapitulatif EDO SDRAM SDRAM SDRAM DDRAM DDRAM 100 133 1600 2100 Largeur 32 64 64 64 64 64 Fr´ equence 66 66 100 133 100 133 D´ ebit (Mo/s) 267 533 800 1064 1600 2133 Florent Devin Architecture des ordinateurs Introduction G´ en´ eralit´ es Mode d’acc` es M´ emoire principale Mode d’acc` es Florent Devin Architecture des ordinateurs Introduction G´ en´ eralit´ es Mode d’acc` es M´ emoire principale Pr´ esentation Diﬀ´ erents modes d’acc` es D´ epend de l’utilisation voulue Acc` es al´ eatoire Acc` es par le contenu Acc` es s´ equentiel Acc` es direct Acc` es LIFO Acc` es FIFO Florent Devin Architecture des ordinateurs Introduction G´ en´ eralit´ es Mode d’acc` es M´ emoire principale Acc` es al´ eatoire Pr´ esentation Mode d’acc` es le plus utilis´ e Un mot : une adresse Indice dans un vecteur de longueur ﬁxe de bits. D´ esigne de mani` ere ﬁxe et non ambig¨ ue le mot. Fonctionnement identique ` a celui d´ ej` a pr´ esent´ e (Machine de Von Neumann) M´ emorisation de l’information ` a traiter dans un registre (RA) ´ Ecriture/lecture via un registre (RM) Florent Devin Architecture des ordinateurs Introduction G´ en´ eralit´ es Mode d’acc` es M´ emoire principale Acc` es al´ eatoire Pr´ esentation ` A tout instant, n’importe quelle adresse peut ˆ etre trait´ ee, d’o` u le nom d’acc` es al´ eatoire. La taille d’une adresse d´ epend de la taille m´ emoire Taille m´ emoire 4 Gbits ⇒32 bits Florent Devin Architecture des ordinateurs Introduction G´ en´ eralit´ es Mode d’acc` es M´ emoire principale Acc` es al´ eatoire Utilisation Stockage des donn´ ees et programme Liste des op´ erations possibles Lecture(adr) lecture de la donn´ ee m´ emoris´ ee dans le mot d’adresse adr. Ecriture(adr, donn´ ee) ´ ecriture de donn´ ee dans le mot d’adresse adr. Florent Devin Architecture des ordinateurs Introduction G´ en´ eralit´ es Mode d’acc` es M´ emoire principale Acc` es al´ eatoire Exemple de fonctionnement Op´ eration Donn´ ee lue Ecriture(0, abc) Ecriture(1, def) Ecriture(2, ghi) Lecture(1) def Ecriture(1, jkl) Lecture(2) ghi Lecture(1) jkl Lecture(0) abc Florent Devin Architecture des ordinateurs Introduction G´ en´ eralit´ es Mode d’acc` es M´ emoire principale Acc` es par le contenu Pr´ esentation M´ emoire associative Principale utilisation →M´ emoire cache Pas de notion d’adresse Compos´ e de 2 parties Un descripteur, clef Le mot associ´ e Florent Devin Architecture des ordinateurs Introduction G´ en´ eralit´ es Mode d’acc` es M´ emoire principale Acc` es par le contenu Utilisation Liste des op´ erations possibles Ecriture(cl´ e, donn´ ee) ´ ecriture d’une donn´ ee associ´ ee au descripteur cl´ e Lecture(cl´ e) lecture de la donn´ ee associ´ ee au descripteur cl´ e Existe(cl´ e) tester s’il y a une donn´ ee associ´ ee au descripteur cl´ e Retirer(cl´ e) supprime une cl´ e de la m´ emoire. Florent Devin Architecture des ordinateurs Introduction G´ en´ eralit´ es Mode d’acc` es M´ emoire principale Acc` es par le contenu Exemple de fonctionnement Op´ eration Donn´ ee lue Ecriture(cl´ e1, abc) Ecriture(cl´ e2, def) Ecriture(cl´ e3, ghi) Lecture(cl´ e2) def Ecriture(cl´ e2, jkl) Lecture(cl´ e3) ghi Lecture(cl´ e2) jkl Lecture(cl´ e1) abc Florent Devin Architecture des ordinateurs Introduction G´ en´ eralit´ es Mode d’acc` es M´ emoire principale Acc` es s´ equentiel Pr´ esentation Archivage d’importants volumes de donn´ ees ´ Ecriture s´ equentielle Acc` es s´ equentiel Exemple : bande magn´ etique Florent Devin Architecture des uploads/Ingenierie_Lourd/ cours-5.pdf