Les mémoires

LES MEMOIRES
1.
ROLE DE LA MEMOIRE
La mémoire est un composant électronique qui a la particularité de stocker des
informations, on parle alors d’opération d’écriture, et de pouvoir les restituer, on
parle alors d’opération de lecture. En informatique, l'information de base est
composée de deux valeurs 1 et 0.
Pour stocker ces informations binaires, on utilise des composants électroniques.
Ce sont des condensateurs associés à des transistors (condensateurs-transistors).
Un seul composant mémoire peut intégrer plusieurs millions de ces condensateurs-transistors.
Il existe plusieurs techniques (en dehors du condensateur-transistor) qui permettent de conserver la trace du
passage du courant. A chacune de ces techniques correspond un type ou une famille de mémoire.
On distingue deux grandes familles de mémoires :
-
Les mémoires mortes (ROM).
-
Les mémoires vives (RAM).
Le schéma ci-dessous représente les différentes mémoires ainsi que leur appartenance à une famille.
2.
MEMOIRE MORTE (ROM)
La ROM (Read Only Memory = Mémoire à lecture seule), appelé aussi mémoire morte, est une mémoire
permanente, non volatile et à lecture seule contrairement à la RAM. L’utilité première de ce type de mémoire
est de pouvoir conserver un logiciel ou programme embarqué, qui ne s’efface jamais, même quand il n’y a plus de
traitements numériques, ou même de mise sous tension.
Cette mémoire (contenant le programme ou les données numériques) reste en permanence intacte, même
l’ordinateur éteint.
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Nous pouvons distinguer plusieurs types de mémoires ROM, depuis l’évolution de l’électronique et des besoins :
La ROM (Read Only Mémory) : mémoire à lecture seule
mais non modifiable (impossible d’écrire dedans). Le contenu est inscrit dans le composant lors de sa
fabrication.
La PROM (Programmable Read Only Memory) : Mémoire à lecture seule programmable
Iidem que la ROM, sauf que le fabricant du composant de la mémoire, n’inscrit rien dedans, et laisse la
possibilité d’écrire 1 seule fois un programme ou des données. Ce processus est appelé « programmation
».
L’EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory) : Mémoire à lecture seule programmable et
effaçable.
Identique à la PROM mais avec la possibilité d’effacer le contenu à l’aide d’un
rayonnement UV. Les opérations d’effacement et de programmation se font sur un
banc
spécial hors système.
L’EEPROM ou E²PROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) : Mémoire à lecture
seule effaçable et programmable électriquement,
C’est la ROM la plus évoluée des quatre catégories, car elle a la possibilité d'être écrite et effacée de
façon électrique. Pour cela, des impulsions électriques sont envoyés vers la mémoire EEPROM,
provoquant l'écriture ou l'effacement. Elle est utilisée tout simplement par la carte mère de l’ordinateur,
on l’appelle alors la mémoire CMOS, et peut à tout moment être modifié. Le CMOS contient le premier
système d’exploitation de l’ordinateur : le BIOS, qui stocke les données d’amorçage, afin d’imbriquer les
informations et configurations matériels de l’ordinateur.
Un autre exemple d’une ROM, est tout simplement les disques compacts audio du commerce. Qui sont
des CD simplement lisibles. D’où leur appellation « CD–ROM ».
Aussi, pour une meilleure compréhension de la ROM, nous pouvons dire que la PROM est l’équivalent
dans son fonctionnement du CD-R, qui est un CD vierge, et inscriptible une seule fois.
De plus l’EPROM ou EEPROM s’apparente dans leur fonctionnement au CD-RW, qui est un support
réinscriptible, avec accès en écriture et réécriture.
FlashROM :
C'est une mémoire "récente". Elle repose sur la technologie EEPROM, mais en ayant une
taille (densité) bien plus réduite. De part des similitudes de fabrication avec la mémoire RAM, on la
nomme parfois Flash RAM. Mais ce n'est pas une RAM. Par exemple sa durée de vie est limitée (100 000
écritures). Ce type de ROM est utilisé depuis plusieurs années pour stocker le BIOS des machines.
Les clés USB, les mémoires pour appareils photos numériques sont aussi composées de mémoire flash.
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3.
MEMOIRE VIVE (RAM)
Les RAM sont les mémoires les plus courantes. Il existe plusieurs familles et sous familles de RAM (voir ci-
dessous). RAM signifie Random Access Memory, llittéralement cela se traduit par mémoire à accès aléatoire. En
fait, l'accès à une RAM n'a rien d'aléatoire. Ce qu'il faut comprendre, c'est qu'on peut accéder à n'importe quelle
partie de la RAM directement, sans obligation technique particulière.
La mémoire RAM est également appelé mémoire vive, mémoire volatile, en effet elle perd son contenu
lorsqu’elle n’est plus alimenté (à l'opposé des ROM), et mémoire à lecture/écriture.
Elle nécessite un rafraîchissement constant des condensateurs-transistor qui la composent. Le rafraîchissement
est l'opération consistant à régénérer l'information d'une RAM avant qu'elle ne la perde. Effectivement, si les
condensateurs-transistors savent conserver la trace du courant qui les traverse, cette trace n'a pas une durée de
vie illimitée et il faut la régénérer avant qu'elle ne disparaisse complètement.
On distingue deux types de mémoire RAM :
La RAM statique (SRAM), qui ne nécessite quasiment aucun rafraîchissement, mais la durée n'est pas
illimitée, quelques heures à quelques jours.
La RAM dynamique (DRAM), qui nécessitent un rafraîchissement de plusieurs milliers de fois par
seconde.
3.1. MEMOIRE STATIQUE OU SRAM
Ces RAM sont les plus rapides, mais elles sont aussi les plus coûteuses et leur taille est plus importante.
Elles sont utilisées principalement comme mémoire cache pour les microprocesseurs. Le terme de statique
fait référence à leur fonctionnement interne. Elles ne nécessitent quasiment pas de rafraîchissement. Par
contre, sur des mémoires dynamiques (DRAM), cette opération est très importante.
Dans la mesure où ce rafraîchissement à un coût en temps, cela explique pourquoi la SRAM est plus rapide
que la DRAM.
3.2. MEMOIRE DYNAMIQUE (OU DRAM)
Dynamic RAM, ou RAM dynamique. Dynamique vient du fonctionnement même de ces composants qui
nécessitent un rafraîchissement constant de leur condensateur-transistor. Lorsque vous achetez de la
mémoire, elle se présente sous la forme d'une barrette. Celle-ci est composée de composants DRAM. A partir
de ces composants, on fabrique toute une famille de mémoires dans laquelle on distingue l'ancienne
génération composée par la mémoire FPM et EDO (processeur 386, 486 et Pentium d'Intel) et la nouvelle
génération composée par la SDRAM, RAMBUS (ou DR-SDRAM), VC-SDRAM (ou VCM), DDR-SDRAM.
La première génération est dite : mémoire asynchrone. La seconde génération est dite : mémoire
synchrone.
Le terme de RAM est souvent utilisé sous forme générique pour désigner les mémoires que vous utilisez,
mais il s'agit bien de barrettes mémoires composées de DRAM.
3.3. MEMOIRE SYNCHRONE ET ASYNCHRONE
Une mémoire n'a pas d'intérêt en soit. Elle est nécessairement exploitée par un processeur. La façon dont
communiquent le processeur et la mémoire détermine si la mémoire est synchrone ou synchrone.
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3.3.1. MEMOIRE ASYNCHRONE
Quand le processeur fait un accès (écriture ou lecture) à ce type de mémoire, il doit attendre que
celle-ci ait terminé son travail, pour faire un autre accès. La mémoire asynchrone génère des wait-states
(temps d'attente). La raison pour laquelle une gestion asynchrone génère des wait-states est que le
processeur ne sait pas quand l'information sera disponible par la mémoire. Pour être sûr de l'avoir, il n'a
comme solution que d'attendre que la mémoire la lui transmette. S'il ne le faisait pas, il pourrait la
manquer et cela provoquerait des erreurs. Ces mémoires ont disparu de nos ordinateurs modernes.
3.3.2. MEMOIRE SYNCHRONE
Lorsque le processeur fait un accès à la mémoire, il peut continuer à travailler en attendant la
réponse. Par exemple, faire un autre accès mémoire. La mémoire synchrone ne génère pas de wait-states
(temps d'attente). Pour synchroniser la mémoire, on utilise deux composants que l'on place entre la
mémoire et le processeur :
- La mémoire est reliée à une horloge. Celle-ci cadence donc les échanges entre la mémoire et le
processeur. Grâce à cette horloge, le processeur sait quand l'information sera disponible, car la
cadence de sortie des informations, en provenance de la mémoire, est régulière.
- La mémoire et le processeur sont reliés à un buffer qui stocke les demandes d'accès à la mémoire
provenant du microprocesseur. Ce buffer fait office de tampon entre la mémoire et le processeur.
C'est grâce à l'utilisation conjointe d'un buffer et d'une horloge que le processeur n'a pas à attendre
que la mémoire ait terminé son travail, pour continuer à travailler.
4.
LES DIFFERENTES RAM SYNCHRONES
Voici une liste, non exhaustive, de mémoires que vous pourriez ou auriez pu trouver dans le commerce.
Elles fonctionnent sur un bus de 64 bits.
Double Data Rate Synchronous Dynamic
RAM. Basée sur la technologie SDRAM, elle
DDR-SDRAM
ajoute la possibilité de doubler le taux de
transfert tout en conservant la même
fréquence de fonctionnement qu'une
SDRAM.
Quadruple Data Rate SDRAM. Il s'agit du
DDR 2 ou
même principe que celui utilisé pour la DDR
QDR SDRAM mais cette fois, la cadence est de 4
informations par cycle.
Commercialisée à partir de 2007, elle équipe
DDR3
tous les ordinateurs actuels. Elle a permis
l’augmentation des débits de la DDR2 tout
en consommant moins d’énergie
DDR4
La future remplaçante, toujours plus rapide
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5.
TYPES DE BARRETTES DE MEMOIRE
Les premières mémoires se présentaient sous la forme de puces appelées DIP ou DIL (Dual In Line Package).
Désormais les mémoires se trouvent généralement sous la forme de barrettes, c'est-à-dire des cartes enfichables
dans des connecteurs prévus à cet effet.
On distingue deux types de barrettes de RAM :
5.1. LES BARRETTES AU FORMAT SIMM (SINGLE INLINE MEMORY MODULE).
Il s'agit de circuits imprimés dont une des faces possède des puces de mémoire. Il existe deux types de
barrettes SIMM, selon le nombre de connecteurs :
-
Les barrettes SIMM à 30 connecteurs (dont les dimensions sont 89x13mm)
sont des mémoires 8 bits qui équipaient les premières générations de PC
(286,386).
Les barrettes SIMM à 72 connecteurs (dont les dimensions sont 108x25mm)
sont des mémoires capables de gérer 32 bits de données simultanés. Ces
mémoires équipent des PC allant du 386DX aux premiers Pentiums. Elles sont
reconnaissables au connecteur qui comprend beaucoup plus de contacts.
5.2. LES BARRETTES AU FORMAT DIMM (DUAL INLINE MEMORY MODULE).
Ce sont des mémoires 64 bits, ce qui explique pourquoi il n'est pas
nécessaire de les installer par paire. Les barrettes DIMM possèdent des
puces de mémoire de part et d'autre du circuit imprimé et ont également
84 connecteurs de chaque côté, ce qui les dote d'un total de 168
broches. En plus de leurs dimensions plus grandes que les
barrettes SIMM (130x25mm) ces barrettes possèdent un second
détrompeur pour éviter la confusion.
Les connecteurs DIMM ont été améliorés afin de permettre une
insertion facile des barrettes grâce à des leviers situés de part et
d'autre du connecteur.
5.3. LES BARRETTES AU FORMAT SO DIMM
Ce sont des barrettes destinées aux ordinateurs portables. Leur taille est
réduite.
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