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LECON 2 : LES MEMOIRES I. OBJECTIFS À la fin de cette leçon, vous serez capable

LECON 2 : LES MEMOIRES I. OBJECTIFS À la fin de cette leçon, vous serez capable de :  Décrire l’évolution des mémoires ;  D’identifier les différents types de mémoires et leurs technologies de fabrication;  Décrire la structure et la composition d’une mémoire ;  De reconnaitre les différentes unités de mesure de la mémoire ;  Décrire les caractéristiques d’une mémoire. II. INTRODUCTION 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. III. ORGANISATION D’UNE MÉMOIRE Une mémoire peut être représentée comme une armoire de rangement constituée de différents tiroirs. Chaque tiroir représente alors une case mémoire qui peut contenir un seul élément : des données. Le nombre de cases mémoires pouvant être très élevé, il est alors nécessaire de pouvoir les identifier par un numéro. Ce numéro est appelé adresse. Chaque donnée devient alors accessible grâce à son adresse. Une mémoire est un dispositif électronique permettant de stocker (enregistrer et conserver) des informations et de les restituer. Figure 1 : Organisation d’une mémoire Avec une adresse de n bits il est possible de référencer au plus 2n cases mémoire. Chaque case est remplie par un mot de données (sa longueur m est toujours une puissance de 2). Le nombre de fils d’adresses d’un boîtier mémoire définit donc le nombre de cases mémoire que comprend le boîtier. Le nombre de fils de données définit la taille des données que l’on peut sauvegarder dans chaque case mémoire. En plus du bus d’adresses et du bus de données, un boîtier mémoire comprend une entrée de commande qui permet de définir le type d’action que l’on effectue avec la mémoire (lecture/écriture) et une entrée de sélection qui permet de mettre les entrées/sorties du boîtier en haute impédance. On peut donc schématiser un circuit mémoire par la figure suivante où l’on peut distinguer :  les entrées d’adresses  les entrées de données  les sorties de données  les entrées de commandes :  une entrée de sélection de lecture ou d’écriture. (R/W)  une entrée de sélection du circuit. (CS) Figure 2 : Circuit mémoire Une opération de lecture ou d’écriture de la mémoire suit toujours le même cycle : 1. sélection de l’adresse 2. choix de l’opération à effectuer (R/W) 3. sélection de la mémoire (CS = 0) 4. lecture ou écriture la donnée Remarque : Les entrées et sorties de données sont très souvent regroupées sur des bornes bidirectionnelles. IV. LES CARACTÉRISTIQUES D’UNE MÉMOIRE Une mémoire est caractérisée par les informations ci-dessous :  La capacité : C’est le nombre total de bits que contient la mémoire. Elle s’exprime aussi souvent en octet.  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.  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. Les principaux critères à retenir sont : capacité, vitesse, consommation, coût. Le choix de la méthode de stockage se fait selon plusieurs critères :  la fréquence d'utilisation de l'information ;  la criticité de l'information ;  la pérennité de l'information ;  la confidentialité de l'information ;  le volume d'information à stocker ;  le temps alloué au processus de stockage ;  et son coût. Le mot d'ordre des techniques de stockage est : plus de capacité, plus vite, plus fiable, et moins cher. C'est pourquoi les types de média sont variés et évoluent souvent. Exemple : Figure 3 : Chronogramme d’un cycle de lecture Remarque :  Les mémoires utilisées pour réaliser la mémoire principale d’un système à microprocesseur sont des mémoires à semi-conducteur. On a vu que dans ce type de mémoire, on accède directement à n'importe quelle information dont on connaît l'adresse et que le temps mis pour obtenir cette information ne dépend pas de l'adresse. On dira que l'accès à une telle mémoire est aléatoire ou direct.  A l'inverse, pour accéder à une information sur bande magnétique, il faut dérouler la bande en repérant tous les enregistrements jusqu'à ce que l'on trouve celui que l'on désire. On dit alors que l'accès à l'information est séquentiel. Le temps d'accès est variable selon la position de l'information recherchée. L'accès peut encore être semi-séquentiel : combinaison des accès direct et séquentiel. Pour un disque magnétique par exemple l'accès à la piste est direct, puis l'accès au secteur est séquentiel. V. LES UNITES DE MESURE En informatique, la grandeur de base est le bit (binary digit). Un bit est un élément pouvant être égal à 0 ou à 1 (deux valeurs possibles donc). Une suite de 8 bits forment un octet (o) ou Byte en anglais. Un fichier est un ensemble de bits. Un ensemble de bits forme ce qu'on appelle un mot binaire. Le langage binaire est le seul que l'ordinateur comprend. Un bit ne suffit pas pour exprimer toutes les tailles de fichiers disponibles, des unités de mesures ont été mises en place :  1 Byte = 1 octet = 8bits  Le kilo-octet (ko) : 1 ko = 1 kB (kilo-Byte en anglais) = 103 octets = 1000 octets = 8 Kilo-bits = 8x1000 bits.  Le mégaoctet (Mo) : 1 Mo = 106 octets= 1000 ko.  Le gigaoctet (Go) : 1 Go = 109 octets = 1000 Mo.  Le téraoctet (To) : 1 To = 1012 octets = 1000Go.  Le petaoctet (Po) : 1 Po = 1015 octets= 1000 To.  Le exaoctet (Eo) : 1 Eo = 1018 octets = 1000 Po.  Le zetaoctet (Zo) : 1 Zo = 1021 octets = 1000Eo.  Le yotaoctet (Yo) : 1 Yo = 1024 octets = 1000Zo. Pour garder nos anciennes normes qui voulaient que les unités de mesures soient des puissances de 2 (1 Ko = 1024 octets par exemple), d'autres unités de mesures (peu utilisées) ont été inventées :  Le kibioctet (Kio) : 1 Kibioctet = 210 octets= 1024 octets.  Le mébioctet (Mio) : 1 mébioctet = 220 octets = 1024 Kio.  Le gibioctet (Gio) : 1 gibioctet = 230 octets = 1024 Mio.  Le tébioctet (Tio) : 1 tébioctet 240 octets = 1024 Gio.  Le pebioctet (Pio) 1 pebioctet = 250 octets= 1024 Tio.  Le exbioctet (Eio) : 1 exbioctet = 260 octets = 1024 Pio.  Le zebioctet (Zio) : 1 zebioctet = 270 octets = 1024 Eio.  Le yobioctet (Yio) : 1 yobioctet 280 octets = 1024 Zio. Remarque : Dans de nombreux anciens documents, on trouve 1ko = 210 octets, 1 Mo = 220 octets, etc. Il s’agit bien de l’ancien système de notation. Cela n’est plus valable avec les nouvelles normes. VI. LES DIFFERENTS TYPES DE MEMOIRES A. Les types de mémoires selon la possibilité de lecture/écriture 1. Les mémoires vives (RAM) Une mémoire vive sert au stockage temporaire de données. Elle doit avoir un temps de cycle très court pour ne pas ralentir le microprocesseur. Les mémoires vives sont en général volatiles: elles perdent leurs informations en cas de coupure d'alimentation. Certaines d'entre elles, ayant une faible consommation, peuvent être rendues non volatiles par l'adjonction d'une batterie. Il existe deux grandes familles de mémoires RAM (Random Acces Memory : mémoire à accès aléatoire) :  Les RAM statiques (SRAM)  Les RAM dynamiques (DRAM) a. Les RAM statiques La SRAM est extrêmement rapide et onéreuse, utilisée là où la vitesse est importante (registres, caches, mémoires de commande). Pour profiter pleinement de cette vitesse et grâce aux degrés d'intégration obtenus aujourd'hui ces mémoires sont généralement dans les puces des processeurs Le bit mémoire d'une RAM statique (SRAM) est composé d'une bascule. Chaque bascule contient entre 4 et 6 transistors. Figure 4 : Représentation d’une SRAM b. Les RAM dynamiques C'est la RAM classique, utilisée comme mémoire centrale de l'ordinateur pour y stocker notamment les programmes en cours d'exécution, elle est plus dense, moins rapide et moins chère. Dans les RAM dynamiques (DRAM), l'information est mémorisée sous la forme d'une charge électrique stockée dans un condensateur (capacité grille substrat d'un transistor MOS). Figure 5 : Représentation d’une DRAM Avantage : Cette technique permet une plus grande densité d'intégration, car un point mémoire nécessite environ quatre fois moins de transistors que dans une mémoire statique. uploads/Litterature/ les-memoire.pdf