Telechargé par boudaieb ahmed

ado chapitre 4 e learning

publicité
CHAPITRE 4 : LES MEMOIRES
1-Définition
Une mémoire est un système capable d’accomplir trois fonctions :
1- Enregistrement de l’information par l’écriture.
2- Conservation par le mécanisme de stockage.
3- Restitution de l’information par la lecture.
2 caractéristiques des mémoires
a) Capacité d’un mémoire
C’est la quantité d’information que la mémoire peut stocker elle est exprimée en bits
et en octets ou en mots de 2n bits
Taille
1k
1M
1G
1T
Préfixe
Kilo
Méga
Giga
Téra
Capacité
210 = 1024
220 = 1048576
230 = 1073741824
240 = 1099511627776
b) Temps d’accès
C’est le temps qui s’écoule entre le lancement d’une opération (lecture, écriture)
et son accomplissement.
c) Mode d’opération
L’ordinateur présente deux types de mémoires en ce qui concerne le mode d’opération :
 Les mémoires à lecture seule, on peut uniquement lire les informations et on ne peut
pas en écrire, on les appelle les mémoires mortes (ROM) (Read Only Memory)
 Les mémoires à lecture et écriture : on peut aussi bien lire et écrire des informations,
ce sont les mémoires vives (RAM) (Random Access Memory) mémoire à accès
aléatoire
d) Volatilité
Une mémoire est volatile si elle perd son contenu lorsqu’on coupe le courant, la mémoire
centrale est une mémoire volatile par contre les mémoires auxiliaires ne le sont pas, on dit
qu’elles sont permanentes.
e) Technologie de supports
Il existe trois technologies pour les supports des mémoires :
 Les mémoires électroniques à base de circuits appelés semi-conducteurs,
exemple : la mémoire centrale
 Les mémoires magnétiques : qui utilisent un enregistrement magnétique exemple :
bandes et disques magnétiques
 Les mémoires optiques : qui utilisent un système a base de laser pour
l’enregistrement de l’information exemple : CD rom
3- Hiérarchies des mémoires :
C’est une représentation par niveaux des mémoires selon les critères de temps d’accès,
capacité et cout par bit ; L’idéal est de disposer d’une mémoire très rapide et illimitée, c ’est
impossible.;d’une part du fait du cout engendré d’autre part technologiquement impossible
(le temps d’accès augmente avec la capacité). Plus les données sont utilisées, plus on doit y
accéder rapidement d’où l’utilité d’une hiérarchie du plus rapide au moins rapide du moins
couteux au plus couteux du plus petit au plus grand
1
Coût
registre
cache
Mémoire centrale
Mémoire d'appui
Mémoire permanente: disque dur
Disque optique
Capacité
bande magnétique
Hiérarchie des mémoires
 Les registres :
le registre est une mémoire locale très rapide qui permet de stocker des résultats temporaires
ou des informations de commande. Parmi ceux-ci on distingue les registres arithmétiques qui
servent aux opérations arithmétiques. D'autres registres ont des fonctions particulières Ils
représentent les plus petites mémoires dans l’ordinateur c’est le mémoire interne de l’unité de
traitement (CPU)
 La mémoire cache : (antémémoire)
C’est une mémoire intermédiaire entre le CPU et la MC elle sert a sauvegarder les résultats
intermédiaires pour éviter les accès a la mémoire centrale c’est une mémoire statique à base
de RAM statique ( SRAM).
 La mémoire centrale (mémoire principale) :
C’est la mémoire de travail de l’ordinateur et constitue avec le processeur des éléments de
base c’est une mémoire dynamique a base de RAM dynamique DRAM

Les mémoires auxiliaires :
Ce sont des mémoires de stockage, on distingue deux types selon la technologie du
support
- magnétiques : disque dur, bande magnétique
- optiques : disque optique ( CD ROM…)
registre
Mémoire cache
Faible
Accès
Petit=mot
mémoire
Le plus court
Cout
Le plus cher
Tres élevé
Capacité
Très rapide
2
Mémoire
centrale
Relativement
grande
Rapide
Mémoire
auxiliaire
Très grande
Long / MC
Moins chère que La moins chère
cache
de toutes
3-1 la mémoire centrale
3 -1-1 introductions :
Le processeur et la mémoire centrale sont étroitement liés et aucun d’eux ne peut jouer
pleinement son rôle sans l’autre, en effet les données et les instructions du programme
circulent entre le processeur et la mémoire centrale.
CPU
Processeur
MC
I1
I2
Bus
In
D1
D2
Dn
3-1-2 organisation de la mémoire centrale
Une mémoire centrale est formée de trois éléments :
1- Les circuits de mémorisation (stockage) :
Ce sont des cellules mémoires capables d’emmagasiner l’information, ces cellules
sont groupés en mots de n bits les mots mémoires sont arrangés à leur tour pour
former des blocs mémoires un bloc contient 2k mots de n bits
2- la logique d’adressage :
C’est l’ensemble des circuits qui permettent d’adresser un mot en mémoire elle est
composée d’un registre appelé registre mémoire RA qui permet d’enregistrer l’adresse
du mot mémoire et d’un décodeur d’adresse qui permet de déterminer l’adresse
effective du mot en mémoire centrale.
3- La logique d’entrée/sortie :
C’est une ensemble de circuits qui permettent la lecture ou l’écriture d’un mot
mémoire composé d’un registre appelé registre information mémoire RM qui sert à
contenir l’information lue ou écrite et d’une interface d’entrée / sortie
Cycle de lecture




établissement de l’adresse de l’information à lire dans le registre RA
Activer le signal de lecture
sélection du boitier nécessaire
Après un certain temps, l’information apparait sur la sortie dans le RM
3
Cycle d’écriture
 Etablir l’adresse ou se fera l’écriture dans le RA
 Sélectionner le boitier approprié.
 fournir la donnée sur l’entrée dans le RM
 Activer le signal d’écriture
Ordonnancement des octets en mémoire
Pour un mot mémoire de 32 bits, il existe 2 façons de ranger les octets qui le composent :
L’octet de poids fort est stocké en premier : big-endian (gros boutiste)
I
Octet 3
i+1
Octet 2
i+2
Octet 1
i+3
Octet 0
L’octet de poids fort est stock´e en dernier : little-endian (petit boutiste)
I
Octet 0
i+1
Octet 1
i+2
Octet2
i+3
Octet 3
4
3-1-3 notion d’adresse mémoire
La mémoire est composée de cellules possédant chacune un numéro qu’on appelle
adresse numérotés de 0 à n-1 prenons par exemple trois organisations possibles d’une
mémoire de 96 bits
Les adresses sont exprimées en binaire et par convention commencent par 0;
Si la taille de l’adresse est n bits on peut adresser 2n cellules mémoires.
La mémoire de la figure (a) nécessite au moins 4 bits pour exprimer les adresses des 12
cellules (de 0 à 11) par contre une adresse de 3 bits est suffisante pour les configurations des
figures (b) et (c) .
On conclue que le nombre de bits d’adresse détermine la taille de la mémoire centrale
(le nombre maximal de cellules adressables) et il est indépendant de la taille de la cellule.
Par exemple : une mémoire de 212 cellules de 8 bits chacune et une mémoire de 212 cellules de
64 bits chacune nécessite toutes les deux des adresses à 12 bits.
Si n=nombre de bits d’adresse
Si la taille de la MC=2n UA
taille de la MC=2n unités adressables (UA).
la taille de l’adresse =n=log22n.
Exemple :
Soit une mémoire centrale de 2 G mots de 16 bits quelle est la taille du registre d’adresse
Sachant que l’unité adressable = 1 octet ?
Tout d’abord on exprime la taille de la MC en unités adressables.
Taille de MC = 2G mots de 16 bits = 2*230 *2 octets= 232 octets= 232 unités adressables
Alors la taille du registre d’adresse = 32 bits
5
4-Typologie des mémoires
Il existe deux types de mémoires dans l’ordinateur :
4-1 La mémoire vive : RAM
RAM (Random Access Memory, mémoire à accès aléatoire). Il s’agit de la mémoire la plus
classique de l’ordinateur (aussi appelée « mémoire vive »). Elle constitue la grande majorité
de la mémoire principale. Elle est composée de cellules mémoire standard volatiles. Elle sert à
mémoriser toutes les instructions et les données nécessaires au bon fonctionnement des
programmes ; il existe deux grandes familles de mémoires vives :
4-1-1 les RAM Statiques : SRAM
Chaque bit d'une SRAM est formé par une bascule constituée par 4 à 6 transistors.
L'information stockée peut être maintenue sans dégradation pendant une centaine d'heures.
L'intérêt de ce type de mémoire est sa vitesse (quelques ns) mais son cout est prohibitif. , En
effet on utilisera la SRAM lorsque le facteur vitesse est critique et notamment pour des
mémoires de petite taille comme la mémoire cache.
4-1-2 les RAM Dynamiques : DRAM
Chaque bit d'une DRAM est constitué par un transistor et un condensateur :
L'inconvénient des DRAM est que le condensateur possède une tendance naturelle à se
décharger. Pour que l'information reste cohérente, on va devoir réaliser un rafraîchissement
de la mémoire toutes les quelques millisecondes. Ce rafraîchissement consiste à lire et à
réécrire la donnée.
Etant donné les caractéristiques des SRAM et DRAM, on peut en déduire les propriétés
suivantes :
 la SRAM est rapide mais chère
 la DRAM est lente mais bon marché
4-2 Les mémoires mortes ou ROM
ROM (Read Only Memory) sont des mémoires non volatiles qui sont vouées à être accédées
en lecture en fonctionnement normal. Elles contiennent du code et des données qui ne sont
pas amenés à changer souvent. Les ROM contiennent généralement les routines d'accès de
base aux périphériques.
Elles permettent un stockage permanent même en l’absence d’alimentation électrique ;
l’information est stockée au moment de la conception du circuit d’une manière définitive
On distingue différents types de mémoires ROM :
PROM Programmable ROM
Permet une écriture unique mais faite par l’utilisateur au moyen d’une machine spéciale; ces
mémoires comprennent un ensemble de fusibles qui sont détruits lors de la programmation de
la mémoire.
EPROM Erasable PROM. PROM effaçable
Elles peuvent être effacées une fois écrites au moyen d’un faisceau ultraviolet qui force tous
les bits à une même valeur. Elles ont la même organisation que les SRAM.
EEPROM Electrically EPROM
Elles sont effaçables électriquement sans intervention d’un rayonnement ultraviolet.
Elles ne sont pas volatiles, facilement réutilisables.
6
4-3 Usage de ROM et RAM
La RAM est la mémoire de travail de l’ordinateur : on y stocke les instructions et les données,
chaque cellule mémoire pouvant être modifiée des milliards de fois par seconde sans aucun
inconvénient.
Les boîtiers ROM et PROM ne peuvent servir qu’à mémoriser de façon permanente des
informations figées Voici quelques exemples d’utilisation de ces mémoires mortes au sein de
l’ordinateur :
• Un séquenceur microprogrammé traite chaque instruction en exécutant des microinstructions qui effectuent chacune un travail élémentaire dans le processeur. Chaque
instruction correspond donc à un microprogramme mémorisé dans une mémoire du
Processeur réalisée lors de sa fabrication. Ces microprogrammes ne doivent évidemment pas
disparaître et n’ont pas à être changés ; c’est un cas typique d’utilisation de ROM.
• Lorsque l’ordinateur s’allume, le processeur cherche à exécuter des instructions.
Malheureusement, la RAM étant volatile, elle ne contient aucune information viable lors de
l’allumage. Là encore, une partie de la mémoire principale est sous forme de mémoire morte
contenant un programme de démarrage dont l’unique tâche est, par exemple, de charger
depuis un disque dur le reste du système d’exploitation.
• Certaines entrées/sorties sont suffisamment complexes pour nécessiter la présence d’un
processeur auxiliaire qui leur est uniquement dédié. Comme tout processeur, celui-ci exécute
des instructions. Il ne s’agit pas, dans ce cas, d’un programme utilisateur, mais d’instructions
réalisant les entrées/sorties. Le fabricant les programme et les stocke sur une mémoire morte
pour qu’elles ne disparaissent pas.
7
Téléchargement
Explore flashcards