C Ch ha ap pi it tr re e 3 3 L Le es s m mé ém mo oi ir re es s 3.1 Définition

C Ch ha ap pi it tr re e 3 3 L Le es s m mé ém mo oi ir re es s 3.1 Définition : On appelle mémoire tout dispositif électronique capable de stocker et de restituer des informations. Apres le microprocesseur, la mémoire est sans doute le composant le plus important dans un ordinateur. Ainsi, la quantité et le type de mémoire vont influencer grandement la performance globale de l’ordinateur. Par ailleurs, la stabilité et la fiabilité de l’ordinateur dépendent de la qualité des modules de mémoires ; une mémoire de mauvaise qualité va souvent provoquer des pannes aléatoires ou des blocages systématiques. Le nombre de fils d’adresses d’un boîtier mémoire définit 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 : Figure 1 - 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 ) Remarque : Les entrées et sorties de données sont très souvent regroupées sur des bornes bidirectionnelles. 3.2 Caractéristiques d’une mémoire Une mémoire peut-être caractérisée par les différentes entités suivantes: − différents types de technologie utilisée : Les différents supports utilisés sont principalement : • Semi-conducteurs • Magnétique • Optique − durée de mémorisation : Elle peut être fonction du temps ou en fonction de la présence d’alimentation électrique − Emplacement : Il correspond à la localisation de mémoire dans la machine : • Dans le processeur • Interne • Externe − Capacité : qui représente le nombre d'informations qu'il est possible de stocker. Elle est exprimée en octets (bytes) ou en mots de 8, 16 ou 32 bits. − 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. − Mode d’accès : Il s’agit de la manière de retrouver une information, d’accéder à un mot mémoire. Ex : Accès aléatoire, accès par contenu, accès séquentiel, accès direct…. − 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 échangé) par unité de temps. 3.3 Classification des mémoires à semi-conducteur Les mémoires à semi-conducteur peuvent êtres classée en deux catégories comme l’indique la figure 2 selon la technologie utilisée : Figure 2 3.3.1 Les mémoires vives Nous savons que dans un ordinateur toutes les informations : valeur numérique, instruction, adresse, symbole (chiffre, lettre,…) etc… sont manipulées sous une forme binaire. Ces informations doivent en général être conservées pendant un certain temps pour permettre leur exploitation. Ce rôle est dévolu aux mémoires chargées de conserver programmes, données provenant de l'extérieur, résultats intermédiaires, données à transférer à l'extérieur, etc. Il faut pour cela des mémoires à lecture et écriture ou mémoires vives, qui permettent d'enregistrer une information, de la conserver et de la restituer. La mémoire vive constitue la mémoire centrale (ou principale) de la machine (ordinateur / calculateur). Elle représente l’espace de travail de la machine dont l’organe principal de rangement des informations utilisées par le processeur. Dans une machine pour exécuter un programme il faut le charger dans la mémoire centrale. 3.3.1.1 Caractéristiques de la mémoire centrale La mémoire centrale est dite à accès aléatoire (RAM : Random Acces Memory) c'est-à-dire que le temps d'accès à l'information est indépendant de sa place en mémoire. Cette appellation, d'origine historique, est toujours synonyme de mémoire vive. Bien que très répandue cette appellation n'est plus suffisante car tous les circuits à semi-conducteur sont aujourd'hui à accès aléatoire. Elle est volatile : la conservation de son contenu nécessite la permanence de son alimentation électrique. Son temps d’accès est moyen mais plus rapide que les mémoires magnétiques. Sa capacité limitée donne la possibilité d’une extension. 3.3.1.2 Types des mémoires centrales • Il existe deux grandes familles des mémoires centrales selon la technique de point mémoire utilisée: les mémoires statiques (SRAM) et les mémoires dynamiques (DRAM). – Les mémoires statiques sont à base de bascules, elles possèdent un faible taux d’intégration mais un temps d’accès rapide (Utilisation pour les mémoires cache). Les deux technologies utilisées pour construire les mémoires vives statiques sont TTL ("Transistor Transistor Logic") ou logique de transistor à transistor ; et CMOS ("Complementary Metal Oxyde semiconductor") ou semi-conducteur métal-oxyde complémentaire. . Figure 3 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 la forme indiquée figure 3. Les transistors T3, T4, T5 et T6 forment la bascule ; le transistor T1 sert à sélectionner la mémoire pour y écrire une donnée, alors que le transistor T2 sert à sélectionner la cellule pour lire son contenu. La mémoire statique nécessite donc 6 transistors par bit et s’avère très coûteuse en pratique, même si elle est la plus rapide. Les bascules garantissent la mémorisation de l'information aussi longtemps que l'alimentation électrique est maintenue sur la mémoire. On l’utilise généralement pour la mémoire cache. – Les mémoires dynamiques en anglais Dynamic RAM (DRAM) à base de condensateurs, ces mémoires possèdent un très grand taux d’intégration, elles sont plus simples que les mémoires statiques mais avec un temps d’accès plus long. Figure 4 L’élément de mémorisation est constitué par un condensateur et un transistor à effet de champ (généralement réalisé en technique MOS). Ce transistor joue le rôle d'un interrupteur commandé. L'information est mémorisée sous la forme d'une charge électrique stockée dans le condensateur. Cette technique permet une plus grande densité d'intégration, car un point mémoire nécessite environ deux à quatre fois moins de place que dans une mémoire statique. Par contre, du fait des courants de fuite le condensateur a tendance à se décharger. C'est pourquoi les RAM dynamiques doivent être rafraîchies régulièrement pour entretenir la mémorisation : il s'agit de lire l'information avant qu'elle n'ait totalement disparu et de la recharger. Par ailleurs, la lecture étant destructive, il est également nécessaire de restaurer la charge électrique à la fin de l'opération. Ce rafraîchissement indispensable a plusieurs conséquences. Tout d'abord il complique la gestion des mémoires dynamiques car il faut tenir compte des actions de rafraîchissement qui sont prioritaires. D'autre part, la durée de ces actions augmente le temps d'accès aux informations. Le temps d'attente des données est variable selon que la lecture est interrompue ou non par des opérations de rafraîchissement et la quantité de cellules à restaurer. Il faut donc se placer dans le cas le plus défavorable pour déterminer le temps d'accès à utiliser en pratique. 3.3.1.3 Vue logique de la mémoire centrale La mémoire centrale peut être vue comme un large vecteur (tableau) de mots ou octets. •Un mot mémoire stocke une information sur n bits. Il est constitué de plusieurs cellules mémoire stockant chacune 1 seul bit. Chaque mot possède sa propre adresse ayant un numéro unique permettant d’accéder à un mot mémoire. Les adresses sont séquentielles (consécutives) et leur taille (le nombre de bits) dépend de la capacité de la mémoire. Figure 5 3.3.1.4 Structure physique interne d’une mémoire centrale Les entités constituant la mémoire centrale sont : – RAM (Registre d’adresse Mémoire) : ce registre stock l’adresse du mot à lire ou a écrire. – RIM (Registre d’information mémoire) : stock l’information lu à partir de la mémoire ou l’information à écrire dans la mémoire. – Décodeur : permet de sélectionner un mot mémoire. – R/W  : commande de lecture/écriture, cette commande permet de lire ou d’écrire dans la mémoire (si R/w =1 alors lecture sinon écriture) • Bus d’adresses de taille k bits • Bus de données de taille n bits Figure 5 3.3.1.4.1 Comment sélectionner un mot mémoire ? Figure 6 Chaque cellule y est matérialisée avec uniquement une ligne de sélection et une ligne de sortie. Si la ligne de sélection est à "0", la cellule est "isolée" de la sortie. Si la ligne de sélection est à "1", l'information mémorisée se retrouve sur la ligne de sortie. La figure 6 correspond au mécanisme de lecture, mais le principe est également valable en écriture. En fonction de l'adresse chargée dans le registre uploads/Litterature/ chap-3-memoires.pdf

Tags
littérature mémoire mémoires figure nombre données
Documents similaires
  • 32
  • 0
  • 0
Afficher les détails des licences
Licence et utilisation
Gratuit pour un usage personnel Attribution requise
Partager