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BTS Domotique Traitement de l’information stockage_info_binaires Page Stockage

BTS Domotique Traitement de l’information stockage_info_binaires Page Stockage des informations binaires LES MEMOIRES 1. Introduction Une mémoire est un dispositif capable d’emmagasiner puis de restituer une information. Son fonctionnement apparaît alors sous trois aspects: — l’inscription ou écriture de l’information dans le dispositif. — la rétention ou stockage. — la lecture ou restitution de l’information précédemment enregistrée. Cette information, quelle que soit sa nature — nombre, texte, image, signal — doit être décomposée en une suite ordonnée d’éléments binaires ou bits. Le bit représente l’unité d’information élémentaire. Le dispositif de stockage associé s’appelle «point mémoire » ou cellule. 2. Capacité : La capacité définit la quantité d’information qui peut être stockées dans un dispositif donné. Elle peut s’exprimer en bits ou en mots de n bits. 1 kilo-octet = 210 Octets = 1024 Octets 1 Méga-Octet = 220 Octets = 1 048 576 Octets. 1 image de 640 x 480 pixels = 307 200 Pixels Chaque pixel est codé avec 3 octets de couleur. Un octet pour la teinte rouge, un pour le vert, un pour le bleu. Une image en 640 x 480 représente 921 000 Octets. 3. Organisation d’une mémoire Du point de vue de l’utilisateur, une mémoire est, en première approche, un tableau contenant des informations binaires. On appelle organisation d’une mémoire les dimensions de ce tableau. Elle est exprimée en mots de n bits, où n représente le nombre de colonnes du tableau. Exemples: — Une mémoire de 64K x 1 est constituée de 64K mots de 1 bit. Sa capacité est donc de 64K bits. — Une mémoire de 8K x 8 a également une capacité de 64K bits, mais le nombre de lignes du tableau, donc le nombre de mots, est de 8K. 4. Mode d’accès à l’information On distingue de ce point de vue deux grands types de mémoires: — Les mémoires à accès aléatoire ou direct, c’est-à-dire les circuits pour lesquels chaque mot est accessible directement et individuellement grâce à une étiquette ou adresse. — Les mémoires à accès séquentiel, dont la bande magnétique est un exemple. Elles sont caractérisées par une répartition des informations en file. Un mot est repéré par sa position dans une suite d’éléments. C’est l’ordre d’enregistrement qui est alors conservé. BTS Domotique Traitement de l’information stockage_info_binaires Page 5. Les Mémoires à semi-conducteur. 5.1. Les mémoires RAM (Random Access Memories) L’appellation RAM signifie littéralement «mémoire à accès aléatoire ». Ceci qualifie l’organisation et non la nature (écriture ou lecture) de l’accès à l’information. Cependant ce terme désigne, à tort, exclusivement les mémoires vives à accès aléatoire. Suivant la structure du point mémoire utilisé, il existe trois types de mémoires RAM: — Les mémoires vives statiques (RAM statiques). Elles conservent l’information tant que le circuit reste sous tension (le point mémoire est constitué d’un circuit bistable à transistors). — Les mémoires vives statiques non volatiles (NOVRAM), qui ont de plus la capacité de conserver l’information en l’absence d’alimentation. — Les mémoires vives dynamiques (RAM dynamiques), dont le point mémoire est constitué par un condensateur. L’information est représentée par la charge du condensateur. Cependant la décharge naturelle de celui-ci ne permet la conservation de l’information que pendant un temps relativement court (de l’ordre de quelques millisecondes). Les mémoires dynamiques doivent donc être réécrites périodiquement; cette opération s’appelle le rafraîchissement. 5.2. Les piles Mémoires Vives Accès aléatoires RAM Accès séquentiels (piles) FIFO LIFO Statique Dynamique Volatile Non Volatile Mémoires à semi- conducteur Mémoires mortes ROM PROM EPROM EEPROM EAPROM OTPROM BTS Domotique Traitement de l’information stockage_info_binaires Page Ce sont des mémoires vives à accès séquentiel. Suivant l’ordre d’entrée et de sortie plusieurs appellations leur sont données: les piles FIFO (first in - first out ou premier entré - premier sorti) sont des circuits pour lesquels les informations sont disponibles en sortie dans l’ordre d’entrée (file d’attente); les piles LIFO (last in - first out ou dernier entré - premier sorti), pour lesquelles les informations sont disponibles en sortie dans l’ordre inverse de leur entrée (exemple: une pile d’assiettes). 5.3.Les mémoires mortes Les mémoires mortes sont appelées des ROM (Read Only Memories = mémoires à lecture seule), car en usage normal elles sont destinées uniquement à être lues (l’opération d’écriture étant considérée comme un événement exceptionnel). On distingue plusieurs types de mémoires mortes suivant les possibilités d’écriture voire d’effacement des informations: Les ROM proprement dites, qui sont «écrites» une fois pour toutes lors de la fabrication du circuit. Les PROM (Programmable ROM = ROM programmable) désignent les circuits pour lesquels l’utilisateur peut, par destruction de fusibles ou de jonctions, inscrire lui-même les informations dans les cellules mémoires. Les EPROM (Erasable PROM = PROM effaçable) sont de plus effaçables, généralement par exposition aux rayonnements ultra-violets. Les EAROM ou EEPROM (Electrically Alterable ROM ou Electrica//y Erasable PROM, soit PROM effaçable ou modifiable électriquement) constituent une dernière catégorie de mémoires mortes pour lesquelles le contenu est modifiable électriquement. Ce ne sont cependant pas des mémoires vives car l’opération d’écriture est très lente vis-à-vis du temps de lecture. D’autre part, le nombre d’écritures reste limité. L’évolution conjointe des mémoires vives non volatiles et des mémoires mortes modifiables électriquement rend de plus en plus difficiles les distinctions arbitraires en ROM et RAM. 6. Mise en oeuvre des boîtiers mémoire Etant donné la structure même des circuits mémoire à accès aléatoire, trois groupes de signaux s’avèrent nécessaires: les adresses, les données, les commandes. Dans un système numérique, l’ensemble des fils véhiculant une information (donnée, adresse, commande) est communément appelé bus. On distingue donc dans un système comportant ces types de circuit trois bus — le bus d’adresse (BA), qui présente le numéro du mot sélectionné. Physiquement il est constitué de m fils; on peut alors accéder à 2m mots mémoires. Ce bus est unidirectionnel, en effet l’utilisateur impose toujours l’adresse, et l’information est donc propagée à sens unique. — Le bus de donnée (BD), composé de n fils, est par contre bidirectionnel dans le cas des mémoires vives. En effet les données sont soit imposées par le circuit mémoire dans le cas d’une lecture, soit imposées par l’utilisateur dans le cas d’une écriture. — Le bus de commande, de dimension variable suivant les systèmes, comprend généralement les signaux suivants: BTS Domotique Traitement de l’information stockage_info_binaires Page • CS ou CE (Chip Select ou Chip Enable) représente l’entrée de sélection d’un boîtier. Dans la plupart des cas cette entrée est active au niveau électrique bas. La barre de complément logique est alors placée sur le symbole de la commande. Cette entrée permet l’activation ou non du boîtier. Ceci est particulièrement utile dans le cas d’architecture mettant en oeuvre plusieurs circuits mémoires partageant les mêmes bus. Seul le boîtier sélectionné a alors accès aux bus de données. • 0E (output enable) est une commande parfois utilisée en plus de la sélection du boîtier, pour contrôler l’activité des amplificateurs de sortie. Elle assure une sécurité supplémentaire dans la gestion des bus. (On parle de conflit de bus lorsque deux circuits essayent en même temps d’imposer des valeurs sur les mêmes fils, ceci pouvant entraîner la destruction des circuits.) • R/W ou WE (Read/ Write ou Write Enable). Cette entrée n’a de raison d’être que dans le cas des mémoires vives. Elle constitue la commande d’écriture des données en mémoire. • D’autres commandes peuvent être ajoutées afin de répondre à certains emplois spécifiques de circuits particuliers. Citons les entrées de programmation des ROM programmables,_les commandes de rafraîchissement des mémoires dynamiques, la sortie MRDY (Memory Ready - mémoire prête) de certains boîtiers, etc. Enfin signalons la possibilité de fournir l’adresse d’un mot mémoire en deux temps, adresse ligne puis adresse colonne. Sont alors associées deux entrées appelées /CAS et /RAS ( Column Address Select et Row Address Select) 7. Aspect temporel. L’échange d’information entre un circuit mémoire et l’extérieur doit respecter certaines règles ou protocoles: — sélection des boîtiers, — présentation de l’adresse, — écriture ou recueil des données, — désélection du boîtier. Il existe deux grandes classes de protocoles: — Les protocoles asynchrones pour lesquels s’établit un dialogue (hand shake = poignée de main) entre le système et la mémoire. Le dialogue comprend au moins deux phases, la demande d’accès à la mémoire par le système, et l’acquittement par la mémoire lorsque les données sont prêtes. — Les protocoles synchrones pour lesquels le système impose la séquence de commande suivant un cycle préétabli. Ce cycle doit donc respecter les temps d’accès propres au type de mémoire utilisé. La grande majorité des circuits mémoire à semi-conducteur travaillent à l’aide d’un protocole synchrone, 7.1. Chronogramme lors d’un cycle de lecture. BTS Domotique Traitement de l’information stockage_info_binaires Page Temps importants : TAA : Temps d’accès par rapport aux adresses. C’est le temps maximal qui s’écoule entre le moment où les adresses sont positionnées et le moment où les données sont valides en sorite. TACE : Temps d’accès par rapport à la sélection du boîtier. TH (Hold time) : Détermine le temps de maintien minimum des données après déselection du boîtier. TCL uploads/Litterature/ cours-memoires.pdf