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Université des Sciences et de la Technologie d’Oran USTO–MB Faculté des mathéma

Université des Sciences et de la Technologie d’Oran USTO–MB Faculté des mathématiques et de l’informatique Département d’informatique Cours AO L2-S3 2021-2022 Page | 1 Cours 3 : Chapitre 2 : Principaux composants d’un ordinateur (2) « La mémoire » Plan du cours 6- La mémoire 6.1- Définition 6.2- Type de mémoire 6.3- Caractéristique d’une mémoire 6.4- Organisation d’une mémoire 6.5- Classification des mémoires 6.6- Types d’accès à la mémoire 6.7- Mémoire interne 6.8- Structure physique d’une mémoire centrale 1. Définition Un ordinateur a deux caractéristiques essentielles qui sont la vitesse à laquelle il peut traiter un grand nombre d’informations et la capacité de mémoriser ces informations. On appelle « mémoire » tout dispositif capable de contenir (enregistrer), de conserver et de restituer sans les modifier de grandes quantités d’information (instructions et données). 2. Types de mémoire Il existe deux types de mémoire dans un système informatique : La mémoire centrale (principale) : qui est très rapide, physiquement peu encombrante mais coûteuse, c’est la mémoire de travail de l’ordinateur, La mémoire de masse (secondaire ou mémoire auxiliaire) : qui est plus lente, assez encombrante physiquement, mais meilleur marché, c’est la mémoire de « sauvegarde » des informations. 3. Caractéristiques d’une mémoire  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'information lues ou écrites par seconde. Université des Sciences et de la Technologie d’Oran USTO–MB Faculté des mathématiques et de l’informatique Département d’informatique Cours AO L2-S3 2021-2022 Page | 2  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. 4. 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. Exemple d’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. Capacité (en bits) = 2nombre de lignes d’adresses x nombre de lignes de données Nombre de Mots = Capacité / taille du mot Nombre de mots = 2nombre de lignes d’adresse Et Taille du mot (en bits) = nombre lignes de données 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. Université des Sciences et de la Technologie d’Oran USTO–MB Faculté des mathématiques et de l’informatique Département d’informatique Cours AO L2-S3 2021-2022 Page | 3 On peut donc schématiser un circuit mémoire par la figure suivante où l’on peut distinguer : Circuit d’une 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 ഥ) 3. Sélection de la mémoire (CS തതത= 0) 4. Lecture ou écriture la donnée 5. Classification des mémoires Les mémoires peuvent être classées en trois catégories selon la technologie utilisée : Mémoire à semi-conducteur (mémoire centrale, ROM, PROM,…..) : très rapide mais de taille réduite. Mémoire magnétique (disque dur, disquette,…) : moins rapide mais stocke un volume d’informations très grand. Mémoire optique (DVD, CDROM,..) 6. Types d’accès à la mémoire Le mode d'accès à une mémoire dépend surtout de l'utilisation qu'on veut en faire et il existe trois types :  Par le contenu : mémoire adressable par le contenu (ex. mémoire cache). La recherche s’effectue en parallèle sur toutes les cases mémoires via une clé et non via un index numérique. Le temps d'accès est constant. Les opérations associées à ce mode d’accès : écriture (clé, donnée) ; lecture (clé) ; existe (clé) ; retirer (clé)  Aléatoire (ex., pour la mémoire vive) : via une adresse Mémoire à accès aléatoire (Random Access Memory (RAM)). Le temps d'accès est identique car chaque mot mémoire est associé à une adresse unique. Université des Sciences et de la Technologie d’Oran USTO–MB Faculté des mathématiques et de l’informatique Département d’informatique Cours AO L2-S3 2021-2022 Page | 4 Les opérations associées à ce mode d'accès : lecture (adr), écriture (adr, donnée)  Direct ou semi séquentiel (ex. les disques durs, CDs, ...) : accès à un bloc de données ou cylindre (contenant la donnée recherchée) via son adresse puis déplacement séquentiel jusqu'à la donnée recherchée. Le temps d'accès est variable.  Les opérations associées à ce mode d'accès : lecture (bloc, déplacement) ; écriture (bloc, déplacement, donnée) 7. La mémoire interne (centrale ou principale) La mémoire centrale (MC) représente l’espace de travail de l’ordinateur (calculateur). C’est l’organe principal de rangement des informations utilisées par le processeur. Dans une machine (ordinateur / calculateur) pour exécuter un programme il faut le charger (copier) dans la mémoire centrale. Le temps d’accès à la mémoire centrale et sa capacité sont deux éléments qui influent sur le temps d’exécution d’un programme (performance d’une machine). Les mémoires composant la mémoire principale sont des mémoires à base de semi- conducteurs, employant un mode d'accès aléatoire. Elles sont de deux types : volatiles ou non. Voici un schéma récapitulation qui résume es différents types de mémoire : Différents types de mémoire à semi-conducteurs 7.1. 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) : Université des Sciences et de la Technologie d’Oran USTO–MB Faculté des mathématiques et de l’informatique Département d’informatique Cours AO L2-S3 2021-2022 Page | 5 a) Les RAM statiques (SRAM) : - Dans la mémoire vive statique ou SRAM (Static Random Access Memory), la cellule de base (bit mémoire) est constituée par une bascule de transistors. Chaque bascule contient entre 4 et 6 transistors. - Le terme de statique fait référence à leur fonctionnement interne. Elles ne nécessitent quasiment pas de rafraichissement. - Dans la mesure où ce rafraichissement à un coût en temps, cela explique pourquoi ce type de mémoire est très rapide, entre 6 et 15 ns, mais assez chère. - On utilisera donc essentiellement pour des mémoires de faible capacité comme dans la mémoire cache pour les microprocesseurs. b) Les RAM dynamiques (DRAM) : - Dans la mémoire vive dynamique ou DRAM (Dynamic Random Access Memory) ; la cellule de base est constituée par un condensateur et un transistor. L’information est mémorisée sous la forme d'une charge électrique stockée dans un condensateur - Le terme de dynamique fait référence au fait que l'information disparaît à moins que la charge des condensateurs ne soit rafraîchie avec une période de quelques millisecondes. D'où le terme de dynamique. Il y a aussi :  SDRAM est une mémoire dynamique DRAM qui fonctionne à la vitesse du bus mémoire, elle est donc synchrone avec le fonctionnement du processeur le "S" indique la synchronicité (SDRAM = Synchrone DRAM). Modèle d’une SDRAM Ne pas confondre SRAM et SDRAM car une SRAM est une mémoire statique (SRAM = Statique RAM) construite avec des bascules.  DDR SDRAM C'est une SDRAM à double taux de transfert pouvant expédier et recevoir des données deux fois par cycle d'horloge au lieu d'une seule fois. Le sigle DDR signifie Double Data Rate. Modèle d’une DDR SDRAM  VRAM [Video RAM] : La RAM vidéo ou VRAM (Video Random Acces Memory) est une mémoire vive dédié au GPU. Elle est généralement présente sur des cartes vidéo dédiés ou aussi uploads/Science et Technologie/ cours3-architecture-des-ordinateurs-2021.pdf