1 / Où est-je dont stocké mes données ? Quels sont différents type

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Mémoire
Cours CII-4a : Principaux type de mémoire
1 / Où est-je dont stocké mes données ?
 Quels sont différents type de mémoire vive ?
Annexe 1 : types et fonctions
Annexe 2 : caractéristiques « barrettes » de mémoire
 Quels sont les nouveaux types en concurrence sur le marché ?
Cours Info Indus n°4a : Principaux type de mémoire
TS IRIS1 / Prof. : TIMIN J-Louis / Année 2009-2010
Le 21.02.10
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2 / Le marché de la RAM !
M-RAM
La mémoire MRAM (Magnetic Random Access Memory) est une mémoire d'ordinateur non volatile de
type magnétique.
Les données, contrairement aux données des autres RAM, ne sont pas stockées sous forme d'une charge
électrique mais d'une charge magnétique. Le changement d'état se fait en changeant le spin des électrons
(par effet tunnel notamment).
Cette méthode de stockage possède les avantages suivants :



la non volatilité des informations ;
une théorique inusabilité, puisqu'aucun mouvement électrique n'est engagé ;
la consommation électrique est théoriquement moindre puisqu'il n'y a pas de perte thermique due
à la résistance des matériaux aux mouvements des électrons.
La MRAM est souvent considérée comme la mémoire « idéale » alliant rapidité, débit, capacité et non
volatilité, ce qui peut amener à penser qu'elle entraînera la fin de la hiérarchie des mémoires.
eDRAM
L’eDRAM, ou embedded(embarquée) DRAM est un type de mémoire (à base de condensateur) utilisée
dans beaucoup d'appareils mobiles, comme les téléphones portables ou les GPS par exemple, ainsi que la
console de jeux vidéo portable PlayStation Portable.
Ce type de puce de mémoire présenté par IBM en 2007, est selon la firme trois fois plus dense que la
DRAM classique tout en étant aussi rapide que la SRAM. Elle sera utilisée dans les processeurs Power 7
d’IBM. Intégration difficile et couteuse.
1T-RAM
La 1T-SRAM est un type de mémoire vive développée par MoSys (à base d’un transistor unique par cellule
de stockage). Elle a un temps de latence de 1 ns, et elle est utilisée dans la GameCube de Nintendo, ainsi
que dans son successeur, la Wii. Utilise moins d’énergie que la e-DRAM.
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FeRAM
La mémoire FRAM ou mémoire FeRAM (Ferroelectric RAM en anglais) est un type de mémoire
d'ordinateur non volatile actuellement (en 2006) à l'état de recherche et développement. Elle est similaire
à la mémoire DRAM à laquelle on a ajouté une couche ferro-électrique pour obtenir la non volatilité.
Par rapport aux mémoires flash utilisées actuellement, cette mémoire possédera les avantages suivants :



une plus faible consommation d'électricité ;
une plus grande rapidité de lecture et d'écriture (temps d'accès de 100 nanosecondes contre 1
microseconde pour la mémoire flash) ;
la possibilité d'être effacée et ré-écrite un bien plus grand nombre de fois.
Les inconvénients sont par contre :


des capacités de stockage plus limitées ;
un coût de fabrication plus élevé.
Leur utilisation est destinée au SSD.
SSD
Solid-State Drive est un périphérique de stockage de données qui utilise la mémoire à semi-conducteurs
pour stocker les données persistantes. Un SSD émule une interface disque dur, et donc peut facilement le
remplacer dans la plupart des applications. Un SSD utilisant SRAM ou DRAM (au lieu de la mémoire flash)
et est souvent appelé un RAM-Drive, à ne pas confondre avec un disque RAM.
NRAM
La mémoire NRAM ou mémoire Nano-RAM est un type de mémoire d'ordinateur non volatile à l'état de
recherche et développement, propriété de Nantero.
Le fonctionnement de la mémoire NRAM est basée sur la position des nanotubes de carbone sur un
substrat semblable à un circuit intégré. En théorie, la petite dimension des nanotubes devrait permettre
une très grande densité d'information par unité de surface.
Les chercheurs espèrent que cette mémoire remplacera un jour la mémoire flash.
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PRAM
La mémoire PRAM, pour Phase-Change RAM (ou Ovonic Unified Memory, Chalcogenide RAM ou encore CRAM en anglais) est un type de mémoire d'ordinateur non volatile encore à l'état de recherche et
développement.
À ne pas confondre avec la PRAM (“mémoire des paramètres”) bien connue des utilisateurs Mac.
La mémoire PRAM utilise la propriété du verre de chalcogénure, qui le fait basculer de la forme cristalline à
la forme amorphe sous l'effet de la chaleur.
Les chercheurs espèrent que ce type de mémoire remplacera un jour la mémoire flash.
Z-RAM
la technologie Z-RAM (Zero Capacitor RAM))a été initialement développée pour les chipsets mobiles,
microprocesseurs et autres adaptateurs réseau ayant besoin de mémoire embarquée à bas coût.
Techniquement, les puces Z-RAM ont pour particularité de contenir des cellules formées d'un seul
transistor alors qu'elles n'utilisent aucun condensateur, une technique pourtant courante depuis
l'apparition de la mémoire dans les années 1970. Pour parvenir à ce résultat, la technologie Z-RAM fait
notamment appel à l'effet dit des corps flottants (kink effect). Son intérêt premier est d'autoriser une plus
grande densité tout en réduisant la taille physique des puces.
TTRAM
Twin Transistor RAM (TTRam) est un nouveau type de mémoire s’appuyant sur le principe de la DRAM à
base de condensateur, mais élimine le condensateur en s'appuyant sur l'effet de corps (comme la Z-RAM)
flottant inhérentes à la fabricant de silicium sur isolant. Cet effet initialement considéré comme une
nuisance, est ici utilisé pour remplacer une partie pure et simple du dispositif. La TTRam offre des densités
un peu plus élevé que la DRAM classique. Comme les prix sont fortement liés à la densité, TTRam est
théoriquement moins coûteux.
Dans la cellule mémoire TTRam, deux transistors sont connectées en série sur un substrat. L'un est un
transistor d'accès, tandis que l'autre est utilisée comme un transistor de stockage et remplit la même
fonction que le condensateur dans une cellule DRAM conventionnelles. (Twin => jumeau).
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X-DRAM
La XDRAM ou XDR DRAM, est une mémoire développée par Rambus, le X signifiant "eXtreme". Sa
particularité est de pouvoir transférer jusqu'à 8 données par cycle d'horloge! Les fréquences d'horloge
étant similaires aux DDR2 et DDR3 (entre 400MHz et 1066MHz), on imagine aisément la différence de
performance avec celles-ci (jusqu'à 4x plus rapide).
DDR3 SDRAM
Le DDR3 SDRAM, plus généralement connu sous la forme simplifiée DDR3, est un standard de mémoire
vive électronique défini par le JEDEC, destiné à être progressivement utilisé dans les ordinateurs
personnels commercialisés à partir de l’année 2007. DDR3 SDRAM est un acronyme anglais pour Double
Data Rate 3rd generation Synchronous Dynamic Random Access Memory, signifiant en français Mémoire à
Accès Direct (Aléatoire étant une traduction mot à mot, qui ne correspond pas à l'idée d'accès direct à une
"case" mémoire d'adresse colonne+ligne) Synchrone à Débit de Données Doublé de troisième génération. Le
standard DDR3 a été élaboré dans le but de succéder au standard DDR2, en offrant des améliorations de
performances tout en diminuant la consommation électrique.
3 / Comparatif
Les mémoires EEPROM (Electrically Erasable Programmable ROM)
Inconvénient majeur : nécessité de les enlever sur leur support (risque de casse, non réparable) afin de les
programmer (source ultra-violet).
Avantage : électriquement effaçables et non volatiles.
Les mémoires SRAM
C’est une RAM Statique (Static Random Acces Memory). La cellule de base est constituée par une bascule
de transistor. Elle est très rapide (6 à 15ns) mais assez chère et difficile à intégrer. On la réserve donc
essentiellement pour les mémoires de faible capacité comme la mémoire cache.
Les mémoires DRAM
D pour Dynamic. Les composants de cette mémoire doivent être régénérés électriquement
périodiquement (rafraichis tous les 40ns) pour conserver les données.
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Les mémoires flash
Technologie reprenant le meilleur des avantages des EEPROM, DRAM et SRAM en rapidité et non volatilité.
Effaçable électriquement par une brève impulsion. Ne nécessite pas de rafraichissement (comme la SRAM.
La mémoire cache
La mémoire cache (ou mémoire tampon) à pour objectif de permettre un fonctionnement plus rapide du
processeur en optimisant l’accès aux données en provenance de la RAM. Le processeur y stocke les
dernières opérations effectuées. La mémoire cache permet de stocker plus de liste d’adresses et donc ainsi
plus de capacité de stockage en mémoire (« interne »). Cela accélère d’autant l’accès à la mémoire de
certaines instructions et donc leur traitement.
Il existe 3 niveaux de mémoire cache :
-
La mémoire cache de premier niveau (L1 cache /Level 1 cache)
La mémoire L1 est directement e dans le processeur (environ 64ko). Elle se subdivise en 2
parties : le cache d’instruction (pipeline) et le cache des données (issue de la RAM + issue des
récents opérations du processeur).
-
La mémoire cache de deuxième niveau (L2 cache /Level 2 cache)
La mémoire L2 est situé sur le boitier contenant le processeur (dans la puce, entre 256 et
512ko). Ce second niveau vient s’intercaler entre le processeur avec son cache interne (L1) et
la mémoire vive. Il est cependant plus rapide que cette dernière (quelques milliardièmes de
seconde).
-
La mémoire cache de troisième niveau (L3 cache /Level 3 cache)
La mémoire L3 est située sur la carte mère. Tous ces niveaux de cache permettent de réduire le
temps des différentes mémoires lors du traitement et du transfert des informations.
Pendant que le processeur travaille, le contrôleur de cache de premier niveau peut s’interfacer
avec celui du deuxième niveau pour faire des transferts d’informations sans bloquer le
processeur.
De même, le cache de second niveau est interfacé avec celui de la mémoire vive (L3), pour
permettre des transferts sans bloquer le fonctionnement normal du processeur.
Ainsi on obtient un gain de temps important.
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