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Chargé par : Dr LATI Abdelhai Module : Système à microprocesseur 1 Année Univer

Chargé par : Dr LATI Abdelhai Module : Système à microprocesseur 1 Année Universitaire : 2020/2021 Chapitre II : Les mémoires à Semi-conducteur 1. Introduction Une mémoire est un circuit à semi-conducteur permettant d’enregistrer, de conserver et de restituer des informations (instructions et variables). C’est cette capacité de mémorisation qui explique la polyvalence des systèmes numériques et leur adaptabilité à de nombreuses situations. Les informations peuvent être écrites ou lues. Il y a écriture lorsqu'on enregistre des informations en mémoire, lecture lorsqu'on récupère des informations précédemment enregistrées. On classe les mémoires selon :  Caractéristiques : capacité, débit ...  Type d'accès : séquentiel, direct ... 2. Caractéristiques d’une mémoire Certaines caractéristiques de la mémoire sont des indicateurs importants pour mesurer leur performance. Les principales sont la capacité de la mémoire, le temps d’accès et le débit binaire. • L’dresse : Valeur numérique référençant un élément de mémoire (un mot binaire). • La capacité : c’est le nombre total de bits que contient la mémoire. Elle s’exprime aussi souvent en octet. Les préfixes, ou les unités de mesure de la capacité, utilisés pour exprimer les capacités des mémoires sont : • Le format des données : c’est le nombre de bits que l’on peut mémoriser par case mémoire. On dit aussi que c’est la largeur du mot mémorisable (8 bits, 16 bits, 32 bits ou 64 bits). • Le temps d’accès : c’est le temps qui s'écoule entre l'instant où a été lancée une opération de lecture/écriture en mémoire et l'instant où la première information est disponible sur le bus de données. • Le temps de cycle : il représente l'intervalle minimum qui doit séparer deux demandes successives de lecture ou d'écriture. • Le débit : c’est le nombre maximum d'informations lues ou écrites par seconde. • Volatilité : elle caractérise la permanence des informations dans la mémoire. L'information stockée est volatile si elle risque d'être altérée par un défaut d'alimentation électrique et non volatile dans le cas contraire. Chargé par : Dr LATI Abdelhai Module : Système à microprocesseur 2 Année Universitaire : 2020/2021 • Consommation: C’est les besoins en puissance électrique pour un fonctionnement normale. Elle est fonction de la technologie. (En CMOS, elle consomme moins que TTL). 3. Types de Mémoires Comme montre la figure 1, l’information numérique peut être stockée sous forme de champs magnétiques rémanents (comme dans un disque dur par exemple), sous forme de modifications des propriétés optiques d’un matériau (comme dans un CD-ROM), sous forme d’une combinaison des deux effets précédents (comme dans un disque magnéto-optique) ou bien enfin sous forme de tensions et de courants dans un semi-conducteur. Figure 1 - Type de mémoires. Généralement, un système numérique est composé de plusieurs types de mémoire. On peut d’abord distinguer la mémoire principale à l’interne, qui est réalisée avec la technologie à semi- conducteur, et les mémoires périphériques à l’externe (appelées aussi mémoires auxiliaires ou mémoires de masse ou alors secondaire), qui sont réalisées avec les technologies magnétiques, optique ou une combinaison entre ces deux dernières. 3.1.Les Mémoires Auxiliaires Un ordinateur possède également d'autres types de stockage qui conservent l'information de manière quasi permanente comme les disquettes, les disques durs, ou encore les bandes magnétiques. Ces unités, qui stockent les données sur un support magnétique sensible, peuvent contenir de plusieurs centaines de milliers à plus d'un million d'octets de données pour les disquettes, et de plusieurs millions à des centaines de millions d'octets pour les disques durs. Il existe également des supports de stockage non magnétiques comme les disques compacts (CD- ROM, DVD), dont la lecture est assurée grâce à un faisceau laser. Ces derniers disposent d'une capacité de stockage de plusieurs giga-octets (milliards d'octets) de données. Chargé par : Dr LATI Abdelhai Module : Système à microprocesseur 3 Année Universitaire : 2020/2021 3.1.1. Les disquettes Les disquettes sont des unités de stockage. Elles sont amovibles, protégées par une enveloppe plastique et donc fragiles. Elles doivent être protégés de grands écarts de température et éloignés de tout champ magnétique. Elles sont structurées en pistes et en secteurs par le formatage. 3.1.2. Disque dur Les disques durs stockent les programmes et les documents. Physiquement, le disque dur est un ensemble de disques superposés autour d'un axe central. Un peigne de têtes de lecture/écriture (des électro-aimants) est inséré entre les disques et l'axe central contient un moteur électrique. Quand l'ordinateur est mis sous tension, le moteur du disque dur se met en route et le disque dur se met à tourner, environ 3 600 tours par minute. Les disques durs sont des disques fixés à la machine (ils peuvent être externes) et qui ont une capacité beaucoup plus grande que les disquettes (de 70 Mo à 200 Go ou plus). 3.1.3. CD-ROM/DVD Le CD Rom (Compact Disc Read Only Memory) est un disque optique, pareil à un compact disque de musique qui permet l'utilisation de 650 Mo à 800 Mo une seule fois. C'est un faisceau laser, projeté contre le plateau inférieur du disque, qui permet de lire les données inscrites. La vitesse du lecteur CD-ROM est exprimée par un multiple (théorique) de la vitesse de lecture maximale du premier lecteur CD-ROM, qui atteignait 150Ko par seconde. Le DVD-ROM (Digital Versatil Disk) peut contenir jusqu'à 17Go de données. 3.1.4. Clé USB Une clé USB est une mémoire à laquelle on peut accéder en le branchant sur un port USB (Universal Serial Bus) d'ordinateur. Elles ne nécessitent pas de batterie étant alimentées par la connexion USB. Elles sont moins fragiles que les CD et DVD. Commercialisées au format USB 2.0, elles sont relativement standardisées mais certaines demandent l'installation d'un pilote. En 2008, la capacité d'une clé USB varie de quelques mégaoctets à 32 Go. Les plus courantes ont une capacité de 1, 2, 4 Go. On trouve des mini disques durs affichant des capacités encore plus importantes pour des prix plus raisonnables. Ils sont aussi alimentés par le bus USB. La vitesse de transfert de données est généralement meilleure, mais les temps d'accès sont plus longs. Ils sont aussi un peu plus fragiles et peuvent chauffer en cas d'utilisation intensive. De plus, leur taille est légèrement plus grande mais elles tiennent toujours facilement dans la poche. Chargé par : Dr LATI Abdelhai Module : Système à microprocesseur 4 Année Universitaire : 2020/2021 3.2. Mémoires principales Les mémoires utilisées pour réaliser la mémoire principale sont des mémoires à semi- conducteur. Leurs points mémoire sont réalisés de différentes façons suivant le type de mémoire Dans le PROM le point mémoire est réalisé soit par fusibles métalliques, soit par fusibles silicium, soit par jonctions court-circuitées. Pour la mémoire statique (SRAM) le point mémoire est équivalent à une bascule D. Dans le cas de la mémoire dynamique (DRAM) le point mémoire se limite à un transistor MOS et un condensateur de très faible valeur. Il existe deux types de mémoires principales comme montré dans la figure suivante : Figure 2– Types de mémoires principales.. 3.2.1. Les mémoires ROM : C’est des mémoires qui gardent en permanence les données sans les perdre quand il n’y a pas d’alimentation, donc elles sont des mémoires non volatiles. Elles sont utilisées pour stocker des données qui sont rarement modifiées. Leurs principales utilisation est le stockage des programme système. La ROM est composée d’une matrice des points mémoires dont la programmation s’effectue en reliant les lignes aux colonnes par des diodes. Un exemple d’un mot binaire (1 mot de 4 bits) est illustré dans la figure suivante : Figure 3– Exemple de structure de mémoire morte ROM (4 bits). Il existe plusieurs types de ROM : Chargé par : Dr LATI Abdelhai Module : Système à microprocesseur 5 Année Universitaire : 2020/2021 • ROM: le contenu est initialisé au moment de la fabrication et ne peut plus être modifie • PROM : (Programmable ROM) ou OTP ROM (One-Time Programmable ROM): le contenu peut être modifie une fois par l'utilisateur, à l'aide d'un équipement spécialisé. • EPROM : (Erasable PROM): le contenu peut être efface et modifie plusieurs fois: – UV EPROM: le contenu est effacé par des rayons ultra-violets (plusieurs minutes). – EEPROM: (Electrically EPROM): le contenu est effacé électriquement (quelques ms). – Flash: le contenu est effacé électriquement et plus rapidement que sur les EEPROM. 3.2.2. Les Mémoires RAM : Elles sont des mémoires dans lesquelles on peut écrire ou lire des données en un temps très court (ce n’est pas le cas des ROM). Cependant ces mémoires ne sont pas permanentes donc volatiles une fois la tension d’alimentation coupée. Elles sont utilisées pour stocker temporairement des programmes et des données au cours de l’exécution d’un programme. On distingue deux types RAM : SRAM et DRAM : SRAM : Elles sont des mémoires qui gardent leur contenu en utilisant des transistors. Dans une mémoire RAM statique, chaque bit d'information est mémorisé dans une bascule à transistors qui nécessite au moins deux transistors. En réalité, pour que cette bascule soit adressable, le schéma de chaque cellule mémoire se complique un peu et se présente sous uploads/Litterature/ chapitre2-systeme-a-microprocesseur.pdf