mémoire cache - WordPress.com

o Principaux types de mémoires :
ROM BIOS
SRAM
DRAM
SDRAM
DDR
Caches
o Caractéristiques des mémoires :
En informatique la mémoire est un
dispositif électrotechnique qui sert à stocker des
informations.
La mémoire est un composant essentiel, présent
dans tous les ordinateurs, ainsi que les consoles de
jeux, les GPS et de nombreux appareils.
Les mémoires sont vendues sous forme de pièces
détachées de matériel informatique, ou
de composants électroniques. Les différences entre
les pièces sont la forme, l'usage qui en est fait, la
technologie utilisée, la capacité de stockage et le
rapport entre le coût et la capacité.
La technologie la plus courante utilise des semiconducteurs électroniques numériques parfois
associés avec des composants mécaniques. Les
usages les plus courants sont la mémoire vive et
la mémoire de masse.

ROM BIOS
Non volatile du BIOS mémoire se réfère à un
petit mémoire sur PC mères qui sont utilisées pour
stocker du BIOS paramètres. Il était traditionnellement
appelé CMOS RAM , car il a utilisé un volatile de
faible puissance complementary metal-oxydesemiconducteur (CMOS) SRAM (comme
le MotorolaMC146818 ou similaire) alimenté par une
petite batterie lorsque le système est hors tension. Le
terme reste largement utilisé, mais il est devenu
un abus de langage : mémoire non volatile dans les
ordinateurs modernes est souvent
en EEPROM ou mémoire flash (comme le code BIOS
lui-même), l'utilisation restante de la batterie est alors
de garder l' horloge en temps réel ( RTC) en cours. Le
type NVRAM capacité est de 512 octets , ce qui est
généralement suffisant pour tous les paramètres du
BIOS. La RAM CMOS et l'horloge en temps réel ont
été intégrés dans le cadre du southbridge chipset et
il ne peut pas s'agir d'une puce autonome sur les
cartes mères modernes.
C'est quoi une ROM ?
BIOS = Basic Input/Output System
Le BIOS est un petit programme. Il est situé sur la carte mère de
l'ordinateur dans une puce de type ROM.
Le BIOS est le premier programme chargé en mémoire dès
que vous allumez votre ordinateur. Il assure plusieurs fonctions:
le POST (Pré-Operating System Tests ou Power-On SelfTests selon les écoles) : c'est l'ensemble des tests qu'effectue le
BIOS avant de démarrer le système d'exploitation:
› vérifier que la carte mère fonctionne bien (barrettes de
mémoire vive (RAM), contrôleurs de ports série, parallèle,
IDE, etc.)
› vérifier que les périphériques simples ("Basic") connectés à
la carte mère fonctionnent bien (clavier, carte graphique,
disques dur, lecteur de disquette, lecteur de CD-Rom...)
› paramétrer la carte mère (à partir des informations stockées
dans les CMOS
chercher un disque sur lequel il y a un système
d'exploitation prêt à démarrer.
Le BIOS peut également rendre des services au
système d'exploitation en assurant la communication
entre les logiciels et les périphériques, mais
seulement pour les périphérique simples (clavier,
écran, etc.).
Par exemple, le BIOS ne s'occupera pas de la
communication entre le système d'exploitation et un
scanner.
Beaucoup de systèmes d'exploitation se passent des
services du BIOS et s'adressent directement à
certains périphériques.
Le BIOS contient aussi généralement un programme
qui permet de modifier les paramètres de la carte
mère. Ce programme est appelé setup. (C'est le
programme auquel vous pouvez accéder en
pressant Echap, F2, F10 ou ESPACE au démarrage de
l'ordinateur.)
ROM = Read Only Memory
C'est un type de puce capable de stocker des
informations et de les conserver même quand le
courant est coupé. En principe une ROM n'est
pas modifiable. On ne peut que lire les
informations qu'elle contient.
Cependant il existe certaines ROM qu'on peut
exceptionnellement modifier (par exposition aux
UVs, ou bien électroniquement). Ces ROM sont
dites "flashables". (Mais elles ne supportent pas
d'être trop modifiées: il faut donc l'éviter).
Dans un PC, on trouve des ROMs sur la carte
mère (elle contient le BIOS), dans les cartes
graphiques, dans les cartes réseau, etc.
C’est quoi une SRAM?
La mémoire statique (ou SRAM pour
l'anglais Static Random Access Memory) est un
type de mémoire vive utilisant
des bascules pour mémoriser les données.
Contrairement à la mémoire dynamique, il n'y
a pas besoin de rafraîchir périodiquement son
contenu. Cependant, comme la mémoire
dynamique, elle est volatile : elle ne peut se
passer d'alimentation sous peine de voir les
informations effacées irrémédiablement.
La mémoire statique est plus onéreuse, mais
plus rapide et moins consommatrice d'énergie
que la mémoire dynamique. Elle est donc
réservée aux applications où il faut soit des
temps d'accès faibles, soit une faible
consommation. Ainsi, on la rencontre dans
les mémoires caches et les tampons, ainsi que
dans les applications embarquées.
Les premières générations de types de
mémoires, qui utilisaient la technologie
bipolaire très grande consommatrice
d'électricité, ont été remplacées par des
modèles utilisant la technologie CMOS,
beaucoup plus sobre, ouvrant la porte à
des systèmes
de sauvegarde à piles permettant à ce
type de mémoire de s'affranchir d'une
alimentation permanente.
C’est quoi une DRAM?
La mémoire dynamique à accès direct, en
anglais DRAM pour Dynamic Random Access
Memory est un type de mémoire électronique à
accès arbitraire dite Random Access
Memory (RAM).
La simplicité structurelle de la DRAM - un picocondensateur et un transistor pour un bit permet d'obtenir une densité élevée. Son
désavantage réside dans les courants de
fuite des pico-condensateurs : l'information
disparaît à moins que la charge des
condensateurs ne soit rafraîchie avec une
période de quelques millisecondes. D'où le terme
de dynamique. A contrario, les mémoires
statiques SRAM n'ont pas besoin de
rafraîchissement mais utilisent plus d'espace.
Sans alimentation, la DRAM perd ses
données, ce qui la range dans la
famille des mémoires volatiles.
C’est quoi une SDRAM?
SDRAM ou Synchronous Dynamic Random
Access Memory (en français, Mémoire
Dynamique Synchrone à Accès
Aléatoire) est un type particulier
de mémoire vive ayant une interface de
communication synchrone. Jusqu'à son
apparition, les mémoires DRAM étaient
habituellement asynchrones, cela signifie
qu'il fallait attendre un temps donné par
les caractéristiques de la mémoire pour
obtenir un résultat après une
modification de l'état des entrées.
Contrairement aux mémoires asynchrones, une
mémoire SDRAM attend un front d'horloge pour
prendre en compte l'état des signaux d'entrées.
Cette horloge (habituellement synchrone au Front
side bus du processeur) permet de piloter
une machine à états finis afin de pipeliner les
instructions entrantes.
Le pipelining permet de commencer à traiter une
opération avant que l'opération précédente ne soit
terminée. Par exemple, après une opération
d'écriture "pipeliné", cela permet de commencer le
traitement d'une nouvelle opération avant que
l'écriture ne soit effective dans la mémoire (plusieurs
cycles d'horloge). Dans le cas d'une lecture, cela
implique que la donnée n'est disponible qu'après un
certain nombre de cycles (pendant lesquels d'autres
opérations pourront être commandées), on parle ici
de latence de la mémoire, paramètre essentiel au
bon fonctionnement du système.
C’est quoi une DDR ?
Un bus informatique ou
une mémoire fonctionnant en double data
rate (« débit de données double »), ou DDR,
transfère les données à la fois sur le front
montant et sur le front descendant des
impulsions d'horloge, ce qui a pour effet de
doubler le débit du bus en évitant les
problèmes de synchronisation (timing
skew).
La technique de DDR est utilisée pour
différents bus et mémoires tels que :
 Front side bus ;
 Ultra 3 SCSI ;
 bus AGP ;
 DDR SDRAM.
L'évolution du DDR est passé au quad data rate.
Le Pentium 4 d'Intel, par exemple, utilise cette
technique pour arriver à 800 MT/s (200 MHz ×
4), 1 066 MT/s (266 MHz × 4), ou 1 333 MT/s(333 Mhz ×
4). Avec une largeur de bus de 64 bits (8 octets), cela
donne des débits théoriques de 200 MHz × 4 × 8
(Octets) = 800 MT/s × 8 (Octets) = 6,4 Go/s à 10,664
Go/s. De la même façon, le bus des puces Socket
754 et Socket 939 d'AMD utilise respectivement le
"double-pumped" et le dual "double-pumped" (Dual
Channel).
Une alternative au doublage ou au quadruplage est
de faire en sorte que les connexions s'autosynchronisent (self-clocking). Cette option a été
choisie par les fabricants Infiniband et PCI Express.
Il est souvent difficile de connaître la réelle vitesse
d'un matériel DDR. Certains évoquent la vitesse de la
fréquence d'horloge et d'autres se réfèrent au
nombre de transfert par seconde
On trouve 3 type de DDR:
 La DDR:
permet de doubler la fréquence des
lectures/écritures, avec une horloge cadencée
à la même fréquence, en envoyant les données
à chaque front montant, ainsi qu'à chaque front
descendant.
 DDR2-SDRAM
La mémoire DDR2 (ou DDR-II) permet d'atteindre
des débits deux fois plus élevés que la DDR à
fréquence externe égale.
 DDR3-SDRAM
Le DDR3 SDRAM améliore les performances par
rapport au DDR2, mais surtout diminue la
consommation électrique
C’est quoi une mémoire cache ?
La mémoire cache (ou "le cache"), qui a fait son
apparition vers les années 80, est placée près
du processeur, voir incorporer sur ce dernier.
Elle est plus rapide que la RAM, cette mémoire
s'appelle SRAM. Le processeur s'en sert pour
stocker les données auxquelles il accède
souvent, réduisant le temps de latence de
l’ordinateur. La mémoire cache sert de
tampon entre le processeur et la mémoire vive.
Cette mémoire est jusqu'à 10 fois plus rapide
que la mémoire vive, cependant elle possède
une capacité beaucoup plus limitée, pour une
question de prix. Il faut donc combiner
différents types de mémoires plus ou moins
rapides ou couteuse pour trouver un équilibre
entre prix et performance.
Il peut y avoir de nombreux caches pour un seul
processeur, chacun pouvant se spécialiser dans un
rôle particulier. Plus le processeur est performant,
plus il aura besoin d'un grand nombre de mémoires
caches, sans cela ses capacités ne pourront être
exploitées au mieux.
Si le processeur souhaite écrire une donnée en
mémoire, il vérifie d'abord si l'adresse de la
mémoire est dans le cache, s'il la trouve, il écrit
dans la mémoire cache, sinon celle-ci crée une
nouvelle adresse dans laquelle elle stocke la
donnée, en la recopiant depuis la mémoire
principale (mémoire morte).
Il faut également faire la correspondance
d'écriture entre cache et RAM : une entrée créée
dans le cache profitera également d'être stockée
en RAM, comme cela même si une erreur se
produit dans le cache elle existera toujours.

Adresse
Valeur numérique référençant un élément
de mémoire (un mot ou un fichier)
 Capacité ou taille
Nombre d'informations que peut contenir
la mémoire.
S'exprime en nombre de mots ou d'octets.
128 Mmots de 64 bits, 60 Go, 512 Ko.
 Temps d'accès
Temps s'écoulant entre le lancement d'une
opérationde lecture/écriture et son
accomplissement
Cycle mémoire
Temps minimal entre 2 accès successifs à
la mémoire
Cycle > temps d'accès
Car besoin d'opérations supplémentaires
entre 2
Accès (stabilisation des signaux,
synchronisation ...)
 Débit
Nombre d'informations lues ou écrites par
seconde
Exemple : 300 Mo/s

Volatilité
Conservation ou disparition de
l'information dans la mémoire hors
alimentation électrique de la mémoire


Fin …