16. La mémorisation de données numériques

La mémorisation de données numériques
1) Rôle des mémoires :
Dans un système technique géré par un microcontrôleur il est nécessaire de mémoriser des
données numériques dans différents types de mémoires :
des mémoires mortes dans lesquelles sera stockée le programme de gestion du
système technique en question.
des mémoires vives dans lesquelles seront stockées des données numériques
temporaires nécessaires pour réaliser les traitement des entrées du système
technique.
2) Fonctionnement général des mémoires :
Organisation des mémoires :
Entrées
(écriture)
Adresses
A
Décodeur
d’adresses
Réseau
mémoire
(stockage)
Données
Sorties
(lecture)
D
CS
OE
Mémoires
vives
Mémoires
mortes
R/ W
VPP
PGM
Adresses : ce sont les entrées d’adresse de la mémoire son nombre dépend du nombre de données
D que l’on peut stocker dans le réseau mémoire. On détermine le nombre de données D que l’on
peut stocker dans une mémoire par la relation 2A (nombre d’adresses distinctes de la mémoire).
Données : ce sont les sorties de la mémoire (ou entrées/sorties dans le cas d’une mémoire à lecture
et écriture).
CS : Chip Select (sélection du boîtier) cette entrée permet de valider le fonctionnement de la
mémoire. C’est la sortie du décodage d’adresses qui va permettre de sélectionner cette entrée.
OE : Output Enable (validation des sorties) cette entrée permet de valider les sorties dans le cas
d’une lecture du contenu de la mémoire à une adresse donnée.
R / W : Read Write (lecture écriture) cette entrée permet de commander la lecture ou l’écriture
de la mémoire (dans le cas d’une mémoire à lecture et écriture).
VPP : tension de programmation des mémoires mortes re-programmables. Cette tension est
supérieure à 10V. Elle est en général produite par les programmateur de composants universels ou
des structures implantées directement sur la carte (programmation in-situ).
PGM : signal logique de programmation cette entrée permet de valider le mode programmation
de la mémoire morte.
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2) Les différents types de mémoires :
On distingue deux types de mémoires :
les mémoires vives,
les mémoires mortes.
2.1) Les mémoires vives RAM (Random Acces Memory) :
Ce sont des mémoires dans lesquelles on peut venir lire ou écrire des données numériques.
Ces mémoires sont volatiles, leur contenu s’efface si elles ne sont plus alimentées.
Elles peuvent être lues et réécrites à volonté.
Les R.A.M. contiennent généralement des variables logicielles concernant le fonctionnement du
système technique (états des capteurs, position, grandeurs physiques,…).
Il existe des RAM :
statiques : il suffit de maintenir la tension d’alimentation du circuit pour conserver
l’information (SRAM).
dynamiques : il faut rafraîchir (écrire de nouveau) l’information stockée pour ne pas la
perdre (DRAM).
2.2) Les mémoires mortes :
Ce sont des mémoires à lecture seule. Les informations stockées sont conservées lors de la coupure
de l’alimentation.
Ces mémoires sont souvent utilisées pour stocker le programme que doit exécuter le
microcontrôleur.
Il existe différents types de mémoires mortes.
2.2.1 Les mémoires ROM (Read Only Memory) :
Les données sont directement inscrites dans le semi-conducteur à la fabrication. Il est impossible
de modifier son contenu.
2.2.2 Les mémoires PROM (Programmable Read Only Memory) :
Les données sont inscrites par l’utilisateur une seule fois par un programmateur. On n’a droit qu’à
un essai…
2.2.3 Les mémoires EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory) :
C’est une mémoire PROM que l’on peut effacer grâce à des rayons UV.
Elle se présente sous la forme d’un circuit intégré disposant d’une fenêtre permettant de laisser
passer les rayons UV.
Pour effacer une EPROM il est nécessaire de disposer d’un effaceur d’EPROM qui projète des
rayons UV, la durée d’exposition est de quelques dizaines de minutes.
Pour la re-programmer on utilise un programmateur.
2.2.4 Les mémoires EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) :
Ces mémoires sont programmables et effaçables électriquement grâce à un programmateur.
2.2.5 Les mémoires EEPROM série :
Ces mémoires permettent d’écrire ou lire des données par un fil d’adresse et/ou un fil de donnée
qui sont véhiculés sous forme de mots binaires séries.
Ceci permet un faible encombrement de la mémoire par contre le temps d’accès augmente.
2.2.6 Les mémoires EEPROM flash :
Ce sont des mémoires rapidement effaçable et programmable par bloc de données.
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3) Applications – critères de choix :
3.1 Capacité d’une mémoire :
La capacité d’une mémoire s’exprime par la relation :
C(bits)=2A×D
A : nombre d’entrées d’adresse de la mémoire.
D : format de la donnée en sortie (nombre de sorties de donnée de la mémoire).
Pour obtenir la capacité en octets il suffit de diviser par 8 la capacité en bits :
C(octets)=
C(bits)
8
Pour obtenir des capacités en kilooctets (ko), il suffit de diviser la capacité en octets par 1024=210
(base de 2) :
C(ko)=
C(octets)
1024
Pour obtenir des capacités en mégaoctets (Mo), il suffit de diviser la capacité en octets par
1048576=1024×
×1024=220 (base de 2) :
C(Mo)=
C(octets)
1048576
3.2 Les modes d’accès aux données contenues dans la mémoire :
On distingue deux types d’accès aux données numériques contenues dans la mémoire :
l’accès aléatoire : on accède directement à la donnée en allant la chercher à une
adresse donnée (le temps de lecture et écriture est constant),
l’accès séquentiel : dans ces mémoires, on n’accède pas directement à la donnée
numérique cherchée. Les données doivent défiler jusqu’à ce qu’on arrive à la
donnée cherchée (le temps de lecture ou d’écriture n’est pas constant).
La lecture ou l’écriture d’un contenu d’une mémoire se fait selon un protocole bien précis en
utilisant les entrées d’adresses, les signaux de contrôle et les sorties de données.
Le protocole est décrit par des chronogrammes dans la documentation constructeur de la mémoire.
3.3 Critères de choix :
On peut caractériser une mémoire par les caractéristiques suivantes :
sa capacité (en bits, kbits, ko, Mo, Go,…),
sa vitesse :
le temps d’accès : durée d’obtention d’une information après une demande
de lecture,
le temps de cycle (de lecture ou d’écriture) : durée minimum séparant deux
appels successifs à la mémoire pour une lecture ou une écriture.
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