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Les mémoires N. HADJI 1. Définition Une mémoire est un dispositif capable de st

Les mémoires N. HADJI 1. Définition Une mémoire est un dispositif capable de stocker et conserver des informations de telle sorte qu’un utilisateur puisse y accéder à n’importe quel moment. 2. Hiérarchie des mémoires Les éléments mémoire d’un ordinateur se répartissent en plusieurs niveaux caractérisés par leur capacité et leur temps d’accès. 2.1 La Mémoire Centrale C’est l’organe principal de rangement des informations utilisées par le CPU (Processeur). Pour exécuter un programme il faut le charger en mémoire centrale (instructions et données). 2.2 La Mémoire Cache C’est une mémoire de faible capacité utilisée comme mémoire tampon entre le CPU et la mémoire centrale. Elle permet au CPU de faire moins d’accès à la mémoire centrale et ainsi de gagner du temps. 2.3 La Mémoire d’appui C’est une mémoire intermédiaire entre la mémoire centrale et les mémoires auxiliaires. Elle est présente dans les ordinateurs les plus évolués et permet d'augmenter la vitesse d’échange des informations entre ces deux niveaux. 2.4 Les Mémoires Auxiliaires Les mémoires auxiliaires sont appelées aussi mémoires de masses; ce sont des mémoires périphériques de grande capacité et de coût relativement faible. Elles servent d’élément de stockage permanent et utilisent pour cela des supports magnétiques. 3. Organisation de l’information Les informations d’un ordinateur doivent s’adapter à un certain format dont les caractéristiques générales sont les suivantes : 3.1 Le bit Le bit constitue l’unité de base de l’information. Dans une mémoire, le plus petit élément de stockage est appelé point mémoire, il mémorise un bit d’information. 3.2 L’octet (byte) L’octet correspond à un groupement de 8 bits. 3.3 Le caractère Le caractère est un groupement de 8 bits permettant le codage d’un caractère alpha-numérique ou d’un caractère http://mbelache.jimdo.com spécial selon la convention de codage ( en code ASCII un caractère est codé sur un octet) 3.4 Le mot Le mot est un ensemble de bits constituant une unité d’information adressable en mémoire centrale. Il est constitué de 2, 4 ou 8 octets selon la configuration de l’ordinateur. 4 Caractéristiques des mémoires 4.1 L’adresse L’adresse est la valeur numérique désignant un élément de mémoire (mot mémoire) 4.2 La capacité La capacité mémoire est la taille de la mémoire; elle correspond au nombre d’informations qu’elle peut contenir. On peut exprimer cette valeur en fonction du nombre de bits, du nombre d’octets ou du nombre de mots. Unités de mesure de la capacité d’une mémoire : 1 K = 1 Kilo = 210 ≈ 103 1 M = 1 Méga = 220 ≈ 106 1 G = 1 Giga = 230 ≈ 109 4.3 Le temps d’accès Le temps d’accès d’une mémoire est le temps qui s’écoule entre le lancement d’une opération (lecture ou écriture) et son accomplissement. 4.3 Le cycle mémoire Le cycle mémoire représente l’intervalle de temps minimum qui s’écoule entre 2 accès mémoire successifs. 4.4 le débit Le débit est le volume d’informations échangé par unité de temps, il est exprimé en bits par seconde 4.5 La volatilité La volatilité caractérise l’aptitude d’une mémoire à conserver ou non les données lorsqu’elle n’est plus alimentée électriquement. Une mémoire volatile perd son contenu lorsqu’elle n’est plus alimentée par le courant électrique. La mémoire vive est volatile alors que les mémoires auxiliaires telles que le disque dur ne sont pas volatiles. 4.6 L’accès séquentiel L’accès séquentiel est relativement long car pour accéder à une donnée on doit parcourir toutes les informations qui la précèdent 4.7 L’accès direct Dans ce cas les informations ont une adresse propre grâce à laquelle on peut y accéder directement. http://mbelache.jimdo.com 5. La mémoire vive 5.1 Définition La mémoire vive appelée aussi RAM (Random Access Mémory) est une mémoire à accès direct. C’est la mémoire dans laquelle l’ordinateur place les données lors de leur traitement (lecture ou écriture). La RAM fonctionne seulement lorsque l’ordinateur est allumé ; dès qu’on éteint celui-ci , toutes les informations qui s’y trouvent sont perdues. La RAM est constituée de m mots de n bits qu’on appelle cellules binaires. L’expression qui représente cette RAM est : RAM m x n A chaque RAM sont associés les éléments suivants : Le CS (Chip Select) : c’est l’entrée qui permet d’activer ou de désactiver la RAM Le MAR (Memory Address Register) : c’est le registre d’adresse mémoire. Il contient une adresse qui nous permet d’accéder directement à un mot précis de la RAM grâce à un décodeur. Le MBR (Mémory Buffer Register) : c’est le registre mot ou registre de données. C’est un registre tampon par lequel passent toutes les données allant de la RAM vers le CPU et inversement. Le RW (Read/Write) : c’est la fonction de lecture écriture ( on utilisera dans ce cours RW= 1 pour la lecture et RW = 0 pour l’écriture) Exemple (RAM 8 x 3 ) Le MAR de cette RAM affiche la valeur (101)2 c’est donc l’adresse 5 de la RAM qui sera sélectionnée à l’aide du DEC 3x8. Si la fonction RW = 1 il s’agit d’une lecture ; le mot d’adresse 5 sera transféré dans le MBR (il ne sera pas effacé de la mémoire). Si la fonction RW = 0 il s’agit d’une écriture ; le mot qui se trouve dans le MBR sera transféré dans la mémoire à l’adresse 5 Le transfert d’informations entre la RAM et les registres se fait au moyen de lignes de bus ; on a un bus d’adresse entre le MAR et la RAM et un bus de données entre le MBR et la RAM. Le nombre total de bits de cette RAM est 8x4 c’est-à-dire 32 bits. Chaque bit représente une cellule binaire CB et chaque cellule binaire possède 3 entrées et une sortie. http://mbelache.jimdo.com S (Select) représente la ligne du décodeur qui sélectionne la cellule binaire. RW (Read/Write) est la fonction de lecture /écriture IN (Input) représente l’information à écrire dans la cellule binaire. OUT (Output) représente l’information à lire à partir de la cellule binaire. Définition d’un bus : Un bus d’ordinateur est un moyen de transférer des informations depuis une partie de l’ordinateur vers une autre; il contient autant de lignes que de registres qui l'utilisent. Le bus de données est bidirectionnel, il est composé de 2 lignes jumelées qui permettent de fonctionner dans les 2 sens (lecture et écriture) 5.2 Représentation d’une cellule binaire à l’aide d’une bascule JK 1. S = 0 la cellule binaire n’est pas sélectionnée Il n’y a pas de changement au niveau de la bascule JK J = 0 et K = 0 2. S = 1 La cellule binaire est sélectionnée (donc active) Si RW = 0 on a une opération d’écriture Si RW = 1 on a une opération de lecture Table de Vérité de la CB http://mbelache.jimdo.com On peut également réaliser la CB à l’aide d’une bascule D ou d’une bascule RS. Diagramme d'une RAM 4x4 6. Extension de la mémoire Pour réaliser des mémoires de grande capacité on peut utiliser des mémoires de petites capacités et les connecter entre elles. Si on veut augmenter le nombre de mots on connecte les mémoires en parallèle en augmentant le bus d’adresse. Si on veut augmenter la longueur du mot mémoire on connecte les mémoires en série en augmentant le bus de données. 6.1. Augmentation de l’espace d’adressage Si on veut augmenter l’espace d’adressage d’une RAM il faut connecter plusieurs RAM en parallèle ; pour cela il faut qu’elles aient des mots de même longueur. Pour la réalisation d’une RAM (2m x P) à l’aide de RAM (2n x P) il faut d’abord définir le nombre de RAM (2n x P) nécessaires. Il suffit de diviser la capacité de la RAM demandée par la capacité des RAM proposées : (2m x P) / (2n x P) = 2m-n On utilisera un registre d’adresse (MAR) de n bits, un registre de données de P bits et (m-n) adresses complémentaires. http://mbelache.jimdo.com Exemple 1 : m = 10, n = 9 et p = 8 On veut réaliser une RAM 1K x 8 à partir de RAM 512 x 8 Le nombre de RAM nécessaires est : 210 / 29 = 2 RAM On aura un MAR de 9 bits et un bit d’adresse complémentaire, le MBR contient 8 bits. Ce circuit est équivalent au circuit d’une RAM 1K x 8 C’est le bit d’adresse complémentaire A9 qui sélectionne la RAM qui doit être activée. Si A9 = 0 c’est la première RAM qui est active; si A9 = 1 c’est la deuxième RAM qui est active Exemple 2 : m = 10, n = 8 et p = 8 On veut réaliser une RAM 1K x 8 à partir de RAM 256 x 8 Le nombre de RAM nécessaires est : 210 / 28 = 22 = 4 RAM On aura un MAR de 8 bits et 2 bits d’adresse complémentaires, le MBR contient 8 bits http://mbelache.jimdo.com Ce circuit est équivalent au circuit d’une RAM 1K x 8 C’est les bits d’adresse complémentaires A9 et A8 qui vont sélectionner via un décodeur la RAM qui doit être activée. uploads/Litterature/ hadji-memoires.pdf