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Theme memoires des ordinateurs gpe 1

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  1. 1. Architecture des ordinateurs: Les Mémoires Groupe 1 THEME : LES MEMOIRESINTRODUCTIONUne mémoire est un circuit à semi-conducteur permettant d’enregistrer, de conserver et de »restituer les informations (instructions et variables). C’est cette capacité de mémorisation quiexplique la polyvalence des systèmes numériques et leur adaptabilité de nombreusessituations. Les informations peuvent être écrites ou lues. Il y a écriture lorsqu’on enregistredes informations en mémoire, lecture lorsqu’on récupère des informations précédemmentenregistrées.Une mémoire peut être représentée comme une armoire de rangement constituée de différendstiroirs. Chaque tiroir représente alors une case mémoire qui peut contenir un seul élément :des données. Le nombre de case mémoire pouvant être très élevé, il est alors nécessaire depouvoir les identifier par un numéro. Ce numéro est appelé adresse. Chaque donnée devientalors accessible grâce à son adresse. I. GENERALITE, DEFINITION, HIERARCHIE DES MEMOIRESUn ordinateur a deux caractéristiques essentielles : la vitesse à laquelle il peut traiterl’information et la capacité de mémoriser ces informations c’est cette deuxièmecaractéristique que nous allons approfondir dans ce chapitre.Une mémoire c’est un dispositif capable d’enregistrer, de conserver et de restituer desinformations.Les éléments de mémoire d’un ordinateur se repartissent en plusieurs niveaux caractérisés parleur capacité (nombre d’information qu’elles peuvent contenir) et leur temps d’accès. D’oùl’intervention de la notion de hiérarchie des mémoires.Une mémoire idéale serait une mémoire de grande capacité, capable de stocker un maximumd’informations et possédant un temps d’accès très faible afin de pouvoir travailler rapidementsur ces informations. Mais il se trouve que les mémoires de grande capacité sont souvent trèslente et que les mémoires rapides sont très chères. Et pourtant, la vitesse d’accès à la mémoireconditionne dans une large mesure las performances d’un système. En effet, c’est là que setrouve le goulot d’étranglement entre un microprocesseur capable de traiter des informationsIAI-Cameroun, GL 1C Page 1
  2. 2. Architecture des ordinateurs: Les Mémoires Groupe 1très rapidement et une mémoire beaucoup plus lente (ex : processeur actuel à 3 GHz demémoire à 400MHz). Or, on n’a jamais besoin de toutes les informations au même moment.Afin d’obtenir le meilleur compromis cout-performance, on défini donc une hiérarchiemémoire. On utilise les mémoires de faible capacités mais très rapide pour stocker lesinformations dont le microprocesseur e sert le plus et on utilise les mémoires de capacitéimportante mais beaucoup plus lente pour stocker les informations dont le microprocesseur sesert le moins. Ainsi, plus on s’éloigne du microprocesseur et plus la capacité et le tempsd’accès des mémoires vont augmenter. Registres : les éléments de mémoires situés dans l’unité centrale de traitement(CPU) caractérisés par une grande vitesse et servent principalement au stockage des opérandes et des résultats intermédiaires. La mémoire cache ou l’antémémoire est une mémoire rapide de faible capacité ( par rapport à la mémoire centrale) utilisée comme la mémoire tampon entre le CPU et la mémoire centrale. Cette mémoire permet au CPU de faire moins d’accès à la mémoire centrale et ainsi de gagner du temps. Donc elle est destinée à accélérer l’accès à la mémoire centrale en stockant les données les plus utilisées. La mémoire centrale est l’organe principal de rangement des informations utilisées par le CPU. Pour exécuter un programme, il faut le charger en mémoire centrale (instructions +données). Cette mémoire est une mémoire à semi- conducteur, mais son temps d’accès est beaucoup plus grand que celui des registres et du cache. La mémoire d’appui sert de 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 les deux niveaux. Mémoire de masse primaire ou mémoire de stockage est constitué de disque durs qui permettent de stocker de manière permanente les informations (données, programmes) Mémoire de masse secondaire ou mémoire auxiliaire est une mémoire périphérique de grande capacité et de cout relativement faible, elles servent d’élément de stockage permanent et utilisent pour cela des supports magnétiques (disque dur, ZIP) et des supports optiques (CDROM, DVDROM).IAI-Cameroun, GL 1C Page 2
  3. 3. Architecture des ordinateurs: Les Mémoires Groupe 1IAI-Cameroun, GL 1C Page 3
  4. 4. Architecture des ordinateurs: Les Mémoires Groupe 1 II. LES TYPES DE MEMOIRES ET LEURS ROLES1. MEMOIRE CENTRALELa mémoire centrale ou principale contient les instructions et les données des programmesque l’on désir exécuter, ainsi qu’une partie du système d’exploitation. Cette mémoire utiliseles semi-conducteurs (transistors), mais son temps d’accès est beaucoup plus long que celuides registres et du cache.IAI-Cameroun, GL 1C Page 4
  5. 5. Architecture des ordinateurs: Les Mémoires Groupe 1 STRUCTURE PHYSIQUE D’UNE MEMOIRE CENTRALE a. La mémoire vive (ou RAM)RAM signifie Randon Acces Memory ou mémoire à accès aléatoire, c’est-à-dire à accèsdirect. Toutes les informations sont accessibles à l’aide de leur adresse. Elle est volatile. Saconception technologique repose sur un composant : le transistor. Le transistor peut effectuerla fonction d’interrupteur et d’amplificateur.Une mémoire vive sert au stockage temporaire de données. Elle doit avoir un temps de cycletrès court pour ne pas ralentir le microprocesseur.Il existe deux grandes familles des mémoires centrales : les mémoires statiques (SRAM) et lesmémoires dynamiques (DRAM)IAI-Cameroun, GL 1C Page 5
  6. 6. Architecture des ordinateurs: Les Mémoires Groupe 1 b. La mémoire vive dynamique DRAMA base des condensateurs, ces mémoires possèdent un très grand taux d’intégration, elles sontplus simple que les mémoires statiques mais avec un temps d’accès plus long.La cellule mémoire d’une RAM dynamique utilise à la fois un transistor comme interrupteuret un condensateur, qui permet d’emmagasiner une charge électrique. Transistor CondensateurSi le condensateur est chargé c’est 1 sinon c’est 0Le principe d’écriture : le transistor s’ouvre, le condensateur se charge puis le transistor seferme.Le principe de lecture : le transistor s’ouvre, si le condensateur se décharge, c’est qu’ilcontenait un 1 sinon c’est qu’il contenait un 0.La lecture détruit l’information, il faut donc après chaque lecture régénérer l’information : ondit que le lecteur est destructrice.Autre inconvénient, le condensateur se décharge tout seul au fil du temps (courant de fuite),ainsi, il est nécessaire de recharger tous les condensateurs de la mémoire régulièrement(environ toutes les 2ms). On dit que le DRAM nécessite un rafraichissement régulier.IAI-Cameroun, GL 1C Page 6
  7. 7. Architecture des ordinateurs: Les Mémoires Groupe 1Cependant une cellule mémoire ne comporte qu’un seul transistor, ainsi, on peut réaliser de latrès haute intégration (Nombre de transistors que l’on peut mettre au cm2).Remarque :En réalité par mesure de sécurité on affecte deux transistors par condensateur.Le temps d’accès moyen est de l’ordre de 10ns (nanoseconde) c. Mémoire vive statiqueLes memos pires statiques sont à base de bascules de type D, elle possède un faible tauxd’intégration mais un temps d’accès rapide (utilisation pour les mémoires caches)Une cellule mémoire est mémorisée à l’aide de 4 transistors : il n’y a plus de condensateur. T2 T3 T1 T4Comme il y a plus de condensateurs, il y a plus de rafraichissement, le SRAM est doncbeaucoup plus rapide que le DRAM et la mémoire cache est du type statique.IAI-Cameroun, GL 1C Page 7
  8. 8. Architecture des ordinateurs: Les Mémoires Groupe 12. LA MEMOIRE MORTE (ROM)Il existe un type de mémoire permettant de stocker des données en l’absence du courantélectrique, il s’agit de ROM (Read Only Memory, donc la traduction littérale est mémoire enlecture seule) appelée mémoire morte, parfois mémoire non volatile car elle ne s’efface paslors de la mise hors tension du système.Ce type de mémoire permet notamment de conserver les données nécessaires au démarrage del’ordinateur. En effet, ces informations ne peuvent être stockées sur le disque dur étant donnéque les paramètres du disque (essentiels à son initialisation) font partie de ces données vitalesà l’amorçage.Les différentes mémoires de type ROM contiennent des données indispensables audémarrage, c’est-à-dire : Le BIOS est un programme permettant de piloter les interfaces d’entrée-sortie principale du système, d’où le nom de BIOS ROM donne parfois à la puce de la carte mère qui l’héberge. Le chargeur d’amorce : un programme permettant de charger le système d’exploitation en mémoire (vive) et de le lancer. Celui-ci cherche généralement le système d’exploitation sur le lecteur de disquette, puis sur le disque dur, ce qui permet de pouvoir lancer le système d’exploitation à partir d’une disquette système en cas de disfonctionnement du système installé sur le disque dur. Le Setup CMOS, c’est l’écran disponible à l’allumage de l’ordinateur permettant de modifier les paramètres du système (souvent appelé BIOS à tort…). Le Power-On Self Test (POST), programme exécuté automatiquement à l’amorçage du système permettant de faire un test du système (c’est pour cela par exemple que vous voyez le système « compteur » la RAM au démarrage.Etant donné que les ROM sont beaucoup plus lentes que les mémoires de types RAM (uneROM a un temps d’accès de l’ordre de 150ns tandis qu’une mémoire de type SDRAM a untemps d’accès d’environ 10ns), les instructions contenues dans la ROM sont parfois copiéesen RAM au démarrage, on parle alors de shadowing (en français cela pourrait se traduire parombrage, mais on parle généralement de mémoire fantôme)Les ROM ont petit à petit évolué de mémoires figées à des mémoires programmables, puisreprogrammables.IAI-Cameroun, GL 1C Page 8
  9. 9. Architecture des ordinateurs: Les Mémoires Groupe 1 a. ROM (Read Only Memory)Les premières ROM étaient fabriquées à l’aide d’un procédé inscrivant directement lesdonnées binaires dans une plaque de silicium grâce à un masque. Ce procédé est maintenantobsolète.Elle est programmée par le fabricant et son contenu ne peut plus être ni modifié, ni effacé parl’utilisateur.  STRUCTURECette mémoire est composée d’une matrice donc la programmation s’effectue en reliant leslignes aux colonnes par des diodes. L’adresse permet de sélectionner une ligne de la matriceet les données sont alors reçues sur la colonne (le nombre de colonne fixant la taille des motsmémoire).  PROGRAMMATIONL’utilisateur doit fournir au consommateur un masque indiquant les emplacements des diodesdans la matrice.  AVANTAGESDensité élevéeNon volatileMémoire rapide.  INCONVENIENTSEcriture impossibleModification impossible (toute erreur est fatale)Délai de fabrication. (3 à 6 semaines)Obligation de grandes quantités en raison du cout élevé qu’entraine la production du masqueet le processus de fabrication. b. PROMLes PROM (Programmable Read Only Memory) ou OTP ROM (One-Time ProgrammableRead Only Memory), le contenu peut être modifié une fois par l’utilisateur, à l’aide d’unéquipement spécialisé ont été mises au point à la fin des années 70 par la firme TexasInstrument. Ces mémoires sont des puces constituées de milliers de fusibles (ou bien dediodes) pouvant être « grillés » grâce à un appareil appelé « programmeur de ROM »,IAI-Cameroun, GL 1C Page 9
  10. 10. Architecture des ordinateurs: Les Mémoires Groupe 1appliquant une forte tension (12v) aux cases mémoires devant être marquées. Les fusiblesainsi grillés correspondent à des 0, les autres à des 1. c. EPROMLes EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory) sont les PROM pouvant êtreeffacées. Ces puces possèdent une vitre permettant de laisser passer les rayons ultra violets.Lorsque la puce est en présence des rayons ultra violets d’une certaine longueur d’onde, lesfusibles sont reconstitués, c’est-à-dire que tous les bits de la mémoire sont à nouveau à 1.C’est pour cette raison qu’on qualifie ce type de PROM d’effaçable. Le contenu peut êtreeffacé et modifié plusieurs fois. d. EEPROMLes EEPROM (Electricaly Erasable Read Only Memory) sont aussi des PROM effaçables,mais contrairement aux EPROM, celles-ci peuvent être effacées par un simple courantélectrique, c’est-à-dire qu’elles peuvent être effacées même lorsqu’elles sont en position dansl’ordinateur.IAI-Cameroun, GL 1C Page 10
  11. 11. Architecture des ordinateurs: Les Mémoires Groupe 13. MEMOIRE CACHEARCHITECTURE DES MEMOIRES CACHESLa mémoire cache (ou tout type de cache) est une mémoire intermédiaire dans laquelle setrouvent stockées toutes les informations que le processeur central est le plus susceptible dedemander. Elle sert donc à accélérer la communication entre un élément fournisseur plus lentque l’élément demandeur. Comme ces informations sont immédiatement disponibles, le tempsde traitement se trouve diminué d’autant, ce qui mécaniquement accroit notablement lesperformances de l’ordinateur.Il existe souvent plusieurs niveaux de mémoire cache : une interne au processeur, une autreintégrée sur la carte mère, mais on peut en avoir aussi sur le disque dur.Mémoire cache est la traduction littéraire de l’expression anglaise de cache Memory, qui vientelle-même de mémoire cachée, principe inventé à Grenoble dans les années 1960, l’académiefrançaise propose l’antémémoire. La différence entre mémoire cache et mémoire tamponréside dans le faite que la mémoire cache duplique l’information, tandis que la tamponexprime l’idée d’une salle d’attente, sans impliquer nécessairement une duplication. Le cachebuffer (tampon de cache) du disque ou dik cache (cache de disque) est à la fois un tampon oùtransite l’information et une mémoire cache qui recopie sous forme électronique les donnéesstockées dans le disque sous forme magnétique.IAI-Cameroun, GL 1C Page 11
  12. 12. Architecture des ordinateurs: Les Mémoires Groupe 1 a. FonctionnementLe cache contient une copie des données originales lorsqu’elles sont couteuses (en termes detemps d’accès) à récupérer ou à calculer par rapport au temps d’accès au cache. Une fois lesdonnées stockées au cache, l’utilisation future de ces données peut être réalisée en accédant àla copie en cache plutôt qu’en récupérant ou recalculant les données, ce qui abaisse le tempsd’accès moyen. Le processus fonctionne ainsi : L’élément demandeur demande une information ; Le cache vérifie s’il possède cette information. S’il la possède, il la retransmet à l’élément demandeur, on parle alors de succès de cache. S’il ne la possède pas il la demande à l’élément fournisseur (mémoire principale) ; on parle alors de défaut de cache ; L’élément fournisseur traite la demande et renvoi la réponse au cache ; Le cache la stocke pour l’utilisation ultérieure et la retransmet à l’élément demandeur.Si les mémoires caches permettent d’accroitre les performances, c’est en partie grâce à deuxprincipes qui ont été découverts suite à des études sur le comportement des programmesinformatiques : Le principe de localité spatiale : qui indique l’accès à une instruction située à une adresse X va probablement être suivi d’un accès à une zone tout proche de X Le principe de localité temporelle : qui indique l’accès à une zone mémoire à un instant donné à de fortes chances de se reproduire dans la suite du programme. b. Divers niveaux de mémoire cacheOn trouve une zone de cache : Cache de premier niveau (L1) dans les processeurs (cache des données souvent séparé du cache d’instructions) ; Le cache de second niveau (L2) dans certains processeurs (peut se situer hors de la puce) ; Le cache de troisième niveau (L3) rarement (sur la carte mère) ; Dans les disques durs ; dans les serveurs proxy ; Dans les serveurs de pages dynamiques.IAI-Cameroun, GL 1C Page 12
  13. 13. Architecture des ordinateurs: Les Mémoires Groupe 1 c. Mémoire cache des microprocesseursElle est souvent subdivisée en niveaux qui peuvent aller jusqu’à trois. Elle est très rapide, etdonc très chère. Il s’agit souvent de SRAM. Mémoire Mot ligne L2 CPU L1 PrincipaleDifférents niveaux de mémoire d’un microprocesseurEn programmation, la taille de mémoire cache revêt un attrait tout particulier, car pourprofiter de l’accélération fournie par cette mémoire très rapide, il faut que les parties duprogramme tiennent le plus possible dans cette mémoire cache. Comme elle varie suivant lesprocesseurs, ce rôle d’optimisation est souvent dédié au compilateur. De ce fait, plus la taillede la mémoire cache est grande, plus la taille des programmes accélérés peut être élevée.C’est aussi un élément souvent utilisé par les constructeurs pour faire varier les performancesd’un produit sans changer d’autres matériels. Par exemple, pour les microprocesseurs, ontrouve des séries bridées (avec une taille de mémoire cache volontairement réduite), tel queles durons chez AMD ou Cèlerons chez INTEL, et des séries haut de gamme avec une grandemémoire cache comme les processeurs Opterons chez AMD, ou Pentium 4EE chez INTEL.Un exemple de boucle très courte qui tient entièrement dans les caches de données etd’instructions, par exemple le calcul suivant (écrit en langage C) :Long i ; double s ;S= ();For (i=1; i<50000000; ++i) s+=1. /I;Definitions; Une ligne est le plus petit élément de données qui peut être transféré entre la mémoire cache et la mémoire de niveau supérieur. Un mot est le plus petit élément de données qui peut être transféré entre le processeur et la mémoire cache.IAI-Cameroun, GL 1C Page 13
  14. 14. Architecture des ordinateurs: Les Mémoires Groupe 1 d. Défaut des cachesIl existe trois types de défauts de cache en système uni processeur Les défauts de cache obligatoires : ils correspondent à la première demande du processeur pour une donnée/instruction spécifique et ne peuvent être évités, Les défauts de cache capacitifs : l’ensemble des donnés nécessaires au programme excédent la taille du cache, qui ne peut donc pas contenir toutes les données nécessaires, Les défauts de caches conflictuels : deux adresses distinctes de la mémoire de niveau supérieur sont enregistrées au même endroit dans le cache et s’évincent mutuellement, créant ainsi des défauts de cache.IAI-Cameroun, GL 1C Page 14
  15. 15. Architecture des ordinateurs: Les Mémoires Groupe 1 4. LA MEMOIRE FLASH OU FLASH EPROMLa mémoire flash s’apparente à la technologie de l’EEPROM. Elle est programmable eteffaçable électriquement comme les EEPROM.  STRUCTUREIl existe deux technologie différentes qui se différencient par l’organisation de leurs réseauxmémoires : L’architecture NOR et NAND.L’architecture NOR propose un assemblage des cellules élémentaires de mémorisation enparallèle avec des lignes de sélection comme dans une EEPROM classique.L’architecture NAND propose un assemblage en série de ces mêmes cellules avec les lignesde sélection.D’un point de vue pratique, la différence majeure entre NOR et NAND tient leurs interfaces.Alors qu’une NOR dispose de bus d’adresses et de données dédiées, la NAND est dotée d’uneinterface d’E/S indirecte. Par contre, la structure NAND autorise une implantation plus densegrâce à une taille de la cellule approximativement 40% plus petite que la structure NOR.IAI-Cameroun, GL 1C Page 15
  16. 16. Architecture des ordinateurs: Les Mémoires Groupe 1  PROGRAMMATIONSi NOR et NAND exploitent toutes deux le même principe de stockage de charges dans unegrille flottante d’un transistor, l’organisation de leurs réseaux mémoire n’offre pas la mêmesouplesse d’utilisation. Les flashes NOR autorisent un adressage aléatoire qui permet de laprogrammer octet par octet alors la Flash NAND autorise un accès séquentiel aux données etpermettra seulement une programmation par secteur comme sur un disque dur.  AVANTAGEFLASH NOR :  Comportement d’un RAM non volatile.  Programmation et effacement mot par mot possible.  Temps d’accès faible.FLASH NAND :  Comportement d’un RAM non volatile.  Forte densité d’intégration, cout réduit.  Rapidité de l’écriture/lecture par paquet.  Consommation réduite.  INCONVENIENTSFLASH NOR  Lenteur de l’écriture/lecture par paquet.  Cout.FLASH NAND  Ecriture/lecture par octet impossible.  Interface E/S indirecte.La Flash EPROM a connu un essor très important ces dernières années avec le boom de latéléphonie portable et des appareils multimédia (PDA, appareil photo numérique, lecteurMP3, etc.…)IAI-Cameroun, GL 1C Page 16
  17. 17. Architecture des ordinateurs: Les Mémoires Groupe 1 5. LES REGISTRES a) DéfinitionUn registre est un emplacement de mémoire interne à un processeur. Les registres se situentau sommet de la hiérarchie des mémoires. Il s’agit de la mémoire au meilleur temps d’accès,mais dont le cout de fabrication est élevé car la place dans un microprocesseur est limitée.Leur nombre dépasse donc rarement quelque dizaine d’octets. b) Types et utilisation des registresOn rencontre souvent les registres suivants : compteur ordinal (CO) : indique lemplacement de la prochaine instruction à être exécutée (synonymes : compteur de programme, pointeur dinstruction) ; pointeur de pile : indique la position du prochain emplacement disponible dans la pile mémoire ; accumulateur : dans certaines architectures, stocke les résultats des opérations arithmétiques et logiques ; registre dinstruction : contient linstruction en cours pendant son exécution ; registre dindex : utilisé comme index lorsquon utilise le mode dadressage du même nom ; registre détat (PSW pour Processor Status Word) : décrit létat du processeur ; il est le plus souvent interprété bit à bit (synonyme : drapeaux) ; registre dadresse (RAD) : assure la communication avec le bus dadresse ; registre de données (RDO) : assure la communication avec le bus de données. registre PTBR (Page Table Base Register) : registre matériel de la MMU permettant la gestion de la pagination.Certains registres sont destinés à stocker des adresses (les deux premiers dans la liste ci-dessus), dautres des données.IAI-Cameroun, GL 1C Page 17
  18. 18. Architecture des ordinateurs: Les Mémoires Groupe 1 c) Autres registresCertains de ces registres peuvent se trouver dans le microprogramme du processeur. Surarchitecture x86, pour le mode protégé : GDTR où est stockée ladresse de la table globale de descripteurs (GDT) ; LDTR où est stockée ladresse de la table locale de descripteurs (LDT) du processus courant (voir (en) Local Descriptor Table) ; IDTR où sont stockées ladresse et la taille de lIDT (Interrupt Descriptor Table) ; TR où est stockée ladresse du TSS du processus courant ; CR0 (Control Register 0 ou MSWR pour Machine Status Word Register) où sont stockés des indicateurs pour lensemble du système (activation de la segmentation et de la pagination entre autres) ; CR3 (Control Register 3 ou PDBR pour Page Directory Base Register) où est stockée ladresse du Page Directory courant (pagination). SCHEMA DES REGISTRES D’UN PROCESSEUR MOTOROLA 68000IAI-Cameroun, GL 1C Page 18
  19. 19. Architecture des ordinateurs: Les Mémoires Groupe 1III. CARACTERISTIQUES DES MEMOIRES  La capacité d’une mémoireLa capacité (taille) d’une mémoire est le nombre (quantité) d’informations qu’on peutenregistrer (mémoriser) dans cette mémoire.Elle peut s’exprimer en :  Bit : un bit est l’élément de base pour la représentation de l’information.  Octet : 1 octet = 8 bits  Kilo-octet (KO) :1 Ko = 1024 octets = 2  Méga-octet (Mo): 1 Mo = 1024 Ko = 2  Géga-octet : (Go) : 1 Go = 1024 Mo = 2  Téra-octet : (To) : 1024 Go = 2  La volatilitéSi une mémoire perd son contenu (les informations) lorsque la source d’alimentation estcoupée alors la mémoire est dite volatile.Si une mémoire ne perd pas (conserve) son contenu lorsque la source d’alimentation estcoupée alors la mémoire est dite non volatile (mémoire permanente ou stable).  Mode d’accès à l’information (lecture/écriture)Sur une mémoire on peut effectuer les opérations de :  Lecture : récupérer / restituer une information à partir de la mémoire.  Ecriture : enregistrer une nouvelle information ou modifier une information déjà existante dans la mémoire.Il existe des mémoires qui offrent les deux modes lecture/écriture, ces mémoires s’appellentmémoires vives.Il existe des mémoires qui offrent uniquement la possibilité de lecture (c’est pas possible demodifier le contenu). Ces mémoires s’appellent mémoires mortes.IAI-Cameroun, GL 1C Page 19
  20. 20. Architecture des ordinateurs: Les Mémoires Groupe 1  Temps d’accèsC’est le temps nécessaire pour effectuer une opération de lecture ou d’écriture.Par exemple pour l’opération de lecture, le temps d’accès est le temps qui sépare la demandede la lecture de la disponibilité de l’information. Demande de la lecture Disponibilité de L’information Temps d’accèsLe temps d’accès un critère important pour déterminer les performances d’une mémoire ainsique les performances d’une machine.Exemple : donnons les caractéristiques de la mémoire centrale.  La mémoire centrale est réalisée à base des semi-conducteurs.  La mémoire centrale est une mémoire vive : accès en lecture et en écriture.  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.  La mémoire centrale est volatile : la conservation de son contenu nécessite la permanence de son alimentation électrique.  Un temps d’accès à une mémoire centrale est moyen mais plus rapide que les mémoires magnétiques.  La capacité d’une mémoire centrale est limitée mais il y a toujours une possibilité d’une extension.  Pour la communication avec les autres organes de l’ordinateur, la mémoire centrale utilise les BUS (bus d’adresses et bus de données)IAI-Cameroun, GL 1C Page 20
  21. 21. Architecture des ordinateurs: Les Mémoires Groupe 1RemarqueLes mémoires utilisées pour réaliser la mémoire principale d’un système à microprocesseurssont des mémoires à semi-conducteur. On a vu que dans ce type de mémoire, on accèdedirectement à n’importe quelle information dont on connait l’adresse et que le temps mis pourobtenir cette information ne dépend pas de l’adresse. On que l’accès à une telle informationest aléatoire ou direct.A l’inverse, pour accéder à une information sur bande magnétique, il faut dérouler la bande enrepérant tous les enregistrements jusqu’à ce que l’on trouve celui que l’on désire. On dit alorsque l’accès à l’information est séquentiel. Le temps d’accès est variable selon la position del’information recherchée. L’accès peut encore être semi-séquentiel : combinaison dans accèsdirects et séquentiels.Pour un disque magnétique par exemple, l’accès à la piste est direct, puis l’accès au secteurest séquentiel.IAI-Cameroun, GL 1C Page 21
  22. 22. Architecture des ordinateurs: Les Mémoires Groupe 1IV. TYPES D’ACCES AUX MEMOIRESIl existe quatre types d’accès aux mémoires à savoir : Accès séquentiel Pour accéder à une information on doit parcourir toutes les informations précédentes. Accès lent. Exemple : bandes magnétiques (K7 vidéo). Accès direct Chaque information a une adresse propre. On peut accéder directement à chaque adresse. Exemple : mémoire centrale Accès semi-séquentiel Intermédiaire entre séquentiel et direct Exemple : disque dur  Accès direct au cylindre  Accès séquentiel au secteur sur le cylindre Accès associatif/par le contenu Une information est identifiée par une clé On accède à une information via sa clé Exemple : mémoire cache.IAI-Cameroun, GL 1C Page 22
  23. 23. Architecture des ordinateurs: Les Mémoires Groupe 1 V. FONCTONNEMENTLe fonctionnement de la mémoire se déroule en quatre phases : 1. Cycle de Lecture Etablissement de l’adresse Signal de lecture (R/W=0 par exemple) Sélection du boitier (CS=0) Apres un certain temps, l’information apparait sur la sortie et reste présente jusqu’à la fin du cycle 2. Cycle d’Ecriture Etablissement de l’adresse Sélection du boitier (CS=0) Etablissement de la donnée sur l’entrée Signal d’écriture (R/W=0) 3. Protocoles échanges processeur mémoire Synchrone : au bout de k unités de temps, le processeur suppose que l’opération sur la mémoire a été réalisée (mot écrit en mémoire, mot lu disponible sur la sortie) Asynchrone (handshaking): processeur et mémoire s’échangent des informations de contrôles (request/acknowledgment) 4. Optimisation Mémoire synchrone (synchroniser avec les bus) : SDRAM Pour les mémoires matriciels, accès en mode page : on charge ligne et colonne, puis on ne change que les colonnes pour les accès suivants (localité des données) : DRAM FPMIAI-Cameroun, GL 1C Page 23
  24. 24. Architecture des ordinateurs: Les Mémoires Groupe 1 Pour les mémoires matriciels, accès en rafale (burst) : on charge ligne et colonne ainsi que le nombre de données à lire ; incrémentation dans la mémoire des colonnes pour les accès suivants (localité des données). DDR- SDRAMIAI-Cameroun, GL 1C Page 24
  25. 25. Architecture des ordinateurs: Les Mémoires Groupe 1 CONCLUSIONUne mémoire est un dispositif capable d’enregistrer, de stocker, et de restituer desinformations (codés en binaire dans un ordinateur). Les éléments de mémoire d’un ordinateurse repartissent en plusieurs niveaux caractérisés par leurs capacités, leurs temps d’accès, et lecout par bit. Mémoire vive ou mémoire RAM (Random Acces Memory, traduisez mémoire àaces aléatoire), appelée aussi la « mémoire ». il s’agit d’un espace de stocker de manièretemporaire des données lors de l’exécution d’un programme. Mémoire more appelée aussimémoire à lecture seule (ROM : Read Only Memory). Dans ce cas, les informationscontenues en mémoire ne peuvent être accédées qu’en lecture.IAI-Cameroun, GL 1C Page 25

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