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Chapitre 5 : Les mémoires centrales 1) Introduction La mémoire est un composant

Chapitre 5 : Les mémoires centrales 1) Introduction La mémoire est un composant de base de l'ordinateur, sans lequel tout fonctionnement devient impossible. Son rôle est de stocker les données avant et pendant leur traitement par le processeur. Ces données sont d'apparence binaire et mémorisées sous forme d'impulsions électriques. Plusieurs types de mémoires sont utilisés, différentiables par leur technologie (DRAM, SRAM, SDRAM), leur forme (SIMM, DIMM, RIMM) ou encore leur fonctionnement (RAM, ROM). Toutes ces mémoires sont connues sous l’appellation de mémoires électroniques. Ainsi technologiquement les mémoires centrales sont composées :  Des mémoires mortes (ROM)  Des mémoires vives (RAM)  Des mémoires spécialisées (registres du microprocesseur) 2) Les mémoires mortes 2.1) Définition On appelle mémoires mortes ou ROM (Read Only Memory) ou mémoires persistantes toutes mémoires dont l’accès ne se fait qu’en lecture seulement. Cependant, certaines variantes peuvent être lues et écrites mais souvent de manière non permanente. On utilisera ces dernières pour stocker des informations devant être rarement mise à jour (actualisée). Les données contenues dans la mémoire morte ne seront pas perdues même si celle-ci n'est plus alimentée électriquement. Une des utilisations classique de la ROM est le BIOS des PC. En fait, on peut affirmer que presque toutes les "puces" présentes sur la carte mère sont des mémoires ROM, qu'il s'agisse du chipset ou encore du Bios clavier. Les défauts de ce type de mémoire sont sa lenteur d'accès et sa faible capacité. 2.2) Les différentes mémoires mortes La classification des ROM se fait généralement sur la base de sa technologie. Ainsi nous pouvons citer :  Les ROM Classiques Mémoire programmée de manière hardware en usine. Elle ne peut en aucun cas être reprogrammée. Elle est souvent utilisée pour stocker des informations statiques (Bios clavier, chipset, ...)  Les PROM(Programmable ROM) Cette mémoire peut être programmée à l'aide d'un équipement spécifique, mais une seule fois seulement.  Les EPROM (Erasable Programmable ROM) ou UVPROM Mémoire pouvant être reprogrammée autant de fois que nécessaire à l'aide d'un équipement spécifique. Les chips de ce type comportent une ouverture vitrée sur la face supérieure. En effet, ils sont effaçables à l'aide d'UV. Afin d'éviter toute altération involontaire des données, cette face est recouverte d'un autocollant métallisé, ne laissant passer aucun UV.  Les EEPROM (Electrically Erasable PROM) Mémoire réinscriptible à volonté. Contrairement à l'EPROM, aucun rayon UV n'est requis pour l'effacer. En effet, cette opération peut se faire électriquement. Ce type de ROM est utilisé pour les Bios pouvant être mis à jour par l'utilisateur (Bios Flash). 3) Mémoires vives 3.1) Définition On appelle mémoires vives ou RAM (Random Access Memory) ou mémoires volatiles toutes mémoires dont l’accès est possible en écriture et en lecture. Ce sont des mémoires volatiles car leur contenu se perd lorsqu’elles ne sont plus alimentées électriquement. Le sigle RAM se traduit en français par "mémoires à accès aléatoire". Ce qui signifie que la RAM étant constituée d'emplacements, on a accès par adresse à n'importe lequel de ces emplacements. Elles sont beaucoup plus rapides que les mémoires mortes et relativement chères à l’octet. Une barrette mémoire RAM de 128Mo coûte 10000Fcfa tandis qu’un disque dur de 80Go coûte 35000Fcfa (les prix ne sont donc pas proportionnels aux capacités). La DRAM est le type de mémoire le plus répandu au début du millénaire. Il s'agit d'une mémoire dont les transistors sont rangés dans une matrice selon des lignes et des colonnes. Un transistor, couplé à un 1 condensateur donne l'information d'un bit. 1 octet comprenant 8 bits, une barrette de mémoire DRAM de 256 Mo contiendra donc 256 * 2^10 * 2^10 = 256 * 1024 * 1024 = 268 435 456 octets = 268 435 456 * 8 = 2 147 483 648 bits = 2 147 483 648 transistors. Une barrette de 256 Mo possède ainsi en réalité une capacité de 268 435 456 octets, soit 268 Mo. Ce sont des mémoires dont le temps d'accès varie entre 70ns et 8ns. D'autre part, les accès mémoire se font généralement sur des données rangées consécutivement en mémoire. 3.2) Fonctionnement des mémoires vives La mémoire vive est constituée de centaines de milliers de petits condensateurs emmagasinant des charges. Lorsqu'il est chargé, l'état logique du condensateur est égal à 1, dans le cas contraire il est à 0, ce qui signifie que chaque condensateur représente un bit de la mémoire. Etant donné que les condensateurs se déchargent, il faut constamment les recharger (le terme exact est rafraîchir, en anglais refresh) à un intervalle de temps régulier appelé cycle de rafraîchissement. Les mémoires DRAM nécessitent par exemple des cycles de rafraîchissement d'environ 15ns. Chaque condensateur est couplé à un transistor (de type MOS) permettant de « récupérer » ou de modifier l'état du condensateur. Ces transistors sont rangés sous forme de tableau (matrice), c'est-à- dire que l'on accède à une case mémoire (aussi appelée point mémoire) par une ligne et une colonne. Chaque point mémoire est donc caractérisé par une adresse, correspondant à un numéro de ligne (en anglais row) et un numéro de colonne (en anglais column). Or cet accès n'est pas instantané et s'effectue pendant un délai appelé temps de latence. Par conséquent l'accès à une donnée en mémoire dure un temps égal au temps de cycle auquel il faut ajouter le temps de latence. Ainsi, pour une mémoire de type DRAM, dont le temps d'accès est de 60 nanosecondes (35ns de délai de cycle et 25 ns de temps de latence). Sur un ordinateur, le temps de cycle correspond à l'inverse de la fréquence de l'horloge, par exemple pour un ordinateur cadencé à 200 MHz, le temps de cycle est de 5 ns (1/(200*106)). Par conséquent un ordinateur ayant une fréquence élevée et utilisant des mémoires dont le temps d'accès est beaucoup plus long que le temps de cycle du processeur doit effectuer des cycles d'attente (en anglais wait state) pour accéder à la mémoire. Dans le cas d'un ordinateur cadencé à 200 MHz utilisant des mémoires de types DRAM dont le temps d'accès est de 60ns, il y a 11 cycles d'attente pour un cycle de transfert. Les performances de l'ordinateur sont d'autant diminuées qu'il y a de cycles d'attentes, il est donc conseillé d'utiliser des mémoires plus rapides. 3.3) Les différentes mémoires vives Ce type de mémoire se décline en deux grandes catégories :  SRAM (Static RAM – RAM statique) Cette mémoire a l'immense avantage de pouvoir stocker une valeur pendant une longue période sans devoir être rafraîchie. Cela permet des temps d'accès très court (4.5ns à 20ns). Les trois inconvénients sont son coût très élevé, son encombrement et sa faible capacité. Cependant elle est très rapide  DRAM(Dynamic RAM – RAM dynamique) A l'inverse de la mémoire SRAM, elle doit être rafraîchie plusieurs fois par secondes, ce qui en augmente le temps d'accès (50ns−80ns). Cependant l’évolution technologique de ce cette catégorie de mémoire a permis d’avoir des mémoires beaucoup plus rapides, les SDRAM (Synchronous DRAM) avec des temps d’accès allant de 8ns à 15ns. Par contre son coût à l’octet est nettement inférieur à 2 celui des SRAM et son encombrement faible (Il est facile de placer 64 Mo sur une barrette DIMM de 13/3cm). 4) Formats de barrettes de mémoire vive Il existe de nombreux types de mémoires vives. Celles-ci se présentent toutes sous la forme de barrettes de mémoire enfichables sur la carte mère. Les premières mémoires se présentaient sous la forme de puces appelées DIP (Dual Inline Package). Désormais les mémoires se trouvent généralement sous la forme de barrettes, c'est-à-dire des cartes enfichables dans des connecteurs prévus à cet effet. On distingue habituellement trois types de barrettes de RAM :  les barrettes au format SIMM (Single Inline Memory Module) : il s'agit de circuits imprimés dont une des faces possède des puces de mémoire. Il existe deux types de barrettes SIMM, selon le nombre de connecteurs : o Les barrettes SIMM à 30 connecteurs (dont les dimensions sont 89x13mm) sont des mémoires 8 bits qui équipaient les premières générations de PC (286, 386). o Les barrettes SIMM à 72 connecteurs (dont les dimensions sont 108x25mm) sont des mémoires capables de gérer 32 bits de données simultanément. Ces mémoires équipent des PC allant du 386DX aux premiers Pentium. Sur ces derniers le processeur travaille avec un bus de données d'une largeur de 64 bits, c'est la raison pour laquelle il faut absolument équiper ces ordinateurs de deux barrettes SIMM. Il n'est pas possible d'installer des barrettes 30 broches sur des emplacements à 72 connecteurs dans la mesure où un détrompeur (encoche au centre des connecteurs) en empêche l'enfichage.  les barrettes au format DIMM (Dual Inline Memory Module) sont des mémoires 64 bits, ce qui explique pourquoi il n'est pas nécessaire de les apparier. Les barrettes DIMM possèdent des puces de mémoire de part et d'autre du circuit imprimé et ont également 84 connecteurs de chaque côté, ce qui les dote d'un total de 168 broches. En plus de leurs dimensions plus grandes que les barrettes uploads/Litterature/ chapitre-v-les-memoires-centrales.pdf