LES MEMOIRES DE L’ORDINATEUR

LES MEMOIRES DE L’ORDINATEUR Hachem Hache m EL ELYOUSFI YOUSFI ALAOUI ALAOU I

Mémoires de l'ordinateur l'ordinateur -

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INTRODUCTION •

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Mémoire = Dispositif capable d’enregistrer, de conserver et de restituer restituer des informations. informations. Une mémoire est un ensemble de cellules élémentaires élémentaires dont chacune peut stocker stocker un élément binaire 0 ou 1. En générale, générale, une moire est formée de 4, 8, 16… bits ===> Mot = bloc de cellules, identifié par une adresse. On classe les mémoires selon leurs; –

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Caractéristiques : capacité, débit, consommation, coût ... Type d'accès : séquentiel, direct ...


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INTRODUCTION •

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Mémoire = Dispositif capable d’enregistrer, de conserver et de restituer restituer des informations. informations. Une mémoire est un ensemble de cellules élémentaires élémentaires dont chacune peut stocker stocker un élément binaire 0 ou 1. En générale, générale, une moire est formée de 4, 8, 16… bits ===> Mot = bloc de cellules, identifié par une adresse. On classe les mémoires selon leurs; –

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Caractéristiques : capacité, débit, consommation, coût ... Type d'accès : séquentiel, direct ...


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Org Or gan i satio ti on de de l ' i n f or mati matio on •

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Unité de base : bit Le plus petit élément de stockage Octet (ou byte) : groupe de 8 bits Le caractère (7, 8 ou 16 bits) Codage selon un standard standard (ASCII, Unicode ...) Mot : groupement d'octets (8, 16, 32, 64 ...) –

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Unité d'information adressable en mémoire

Enregistrement : bloc de donnée Fichier : ensemble d'enregistrements Mémoires de l'ordinateur l'ordinateur -

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Caracté ristiques des mé moires •

Capacité ou taille –

Nombre d'informations que peut contenir la mémoire

S'exprime en nombre de mots ou d'octets 128 M mots de 64 bits, 60 Go, 512 Ko •

Adresse –

Valeur numérique référençant un élément de mémoire

(un mot ou un fichier) Temps d'accès •

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Temps s'écoulant entre le lancement d'une opération de lecture/écriture et son accomplissement Mémoires de l'ordinateur -

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Caracté ristiques des mé moires •

Cycle mémoire – – – –

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Débit – –

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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 ...) 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 Mémoires de l'ordinateur -

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Mé thodes d' accè s •

Accès séquentiel –

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Pour accéder à une information on doit parcourir toutes les informations précédentes Accès lent Exemple : bandes magnétiques (K7 vidéo)

Accès direct –

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Chaque information a une adresse propre On peut accéder directement à chaque adresse Exemple : mémoire centrale Mémoires de l'ordinateur -

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Mé thodes d' accè s •

Accès semi-séquentiel –

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Intermédiaire entre séquentiel et direct Exemple : disque dur •

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Accès direct au cylindre Accès séquentiel au secteur sur un cylindre

Accès associatif/par le contenu –

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Une information est identifiée par une clé On accède à une information via sa clé Exemple : mémoire cache Mémoires de l'ordinateur -

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Types de mé moire 2 grandes familles Memoires non volatiles : ROM (Read Only Memory) •

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dites mémoires mortes Leur contenu est fixe (ou presque ...) Conservé en permanence

Mémoires volatiles : RAM (Random Access Memory) – – – –

dites mémoires vives Leur contenu est modifiable Perte des informations hors alimentation électrique Random : à prendre dans le sens « accès sans contraintes »

(et non pas aléatoire) Mémoires de l'ordinateur -

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Mé moires non volatiles (ROM ) •

ROM – – –

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PROM : mémoire programmable une seule fois EPROM : mémoire reprogrammable –

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« Câblage en dur » de l'information Premier type de mémoire morte, on a gardé son nom pour toute cette famille

(via des ultra-violets)

EEPROM : mémoire reprogrammable – –

(électriquement) Exemple : BIOS d'un ordinateur Mémoires de l'ordinateur -

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Mé moires volatiles (RAM ) 2 grands types de RAM •

DRAM : Dynamic RAM –

Dynamique : nécessite un rafraîchissement périodique

de l'information –

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Peu coûteuse

SRAM : Static RAM –

Statique : ne nécessite pas de rafraîchissement

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Beaucoup plus rapide que la DRAM

–

Mais beaucoup plus chère Mémoires de l'ordinateur -

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H ié rarchie mé moire Dans un ordinateur, on distingue la coexistence de plusieurs types de mémoires classés comme suit:

Mémoires de l'ordinateur -

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Registres •

Intégrés dans le CPU Un registre est une mémoire (mot) stockant des informations relatives à une instruction

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Opérandes

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Paramètres

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Résultats

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Peu nombreux dans un CPU

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Très rapides (vitesse du CPU)

Voir le cours sur les processeurs Mémoires de l'ordinateur -

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Mé moire statique: cache •

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Mémoire intermédiaire entre le processeur et la mémoire centrale Mémoire cache est intégrée dans le processeur et est cadencée à la même fréquence But de la mémoire cache –

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Débit de la mémoire centrale très lent par rapport au débit requis par le processeur On accélère la vitesse de lecture des informations par le CPU en les plaçant (en avance) dans le cache

Mémoire associative De type SRAM car doit être rapide Taille : de quelques centaines de Ko à quelques Mo Mémoires de l'ordinateur -

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RAM statique •

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Le bit mémoire d'une RAM statique (SRAM) est composé d'une bascule. Chaque bascule contient entre 4 et 6 transistors.

L’état de la mémoire est gardé stable =  Statique Avantage: Rapidité Inconvénient: Coût élevé Mémoires de l'ordinateur -

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SRAM: Utilisation •

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Intermédiaire entre le uP et la mémoire centrale (Rapidité) = Cache. Utilisée en faible capacité (coût). (quelques centaines de Ko ou quelques Mo) La cache est organisée en pls niveaux


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Mé moire dynamique: centrale •

Un bit = Condensateur intrinsèque au transistor Le condensateur stocke la valeur binaire Doit être rafraîchit régulièrement (pour conserver la valeur stockée dans le condensateur) Ralentit la vitesse d'accès à la mémoire Principe de fonctionnement Taille : quelques centaines de Mo à quelques Go Accès direct De type DRAM car moins cher Vitesse relativement lente

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Technologie Une cellule DRAM est basée sur le transistor Parasite Drain/Substrat d'un FET. Elle ne conserve l’information que q-ques ms = => rafraîchissement = => Dynamique Une DRAM est synchronisée à la vitesse du bus système. = = > SDRAM ( Synchronous RAM) •

Format – – – – – – – – –

DIP (Dual Inline Package), SIP (Single Inline Package), SIMM (Single In line Memory Module) DIMM (Dual . . . .) RIMM (Rambus …. ) DDR SDRAM (Double Data Rate ) DDR II SDRAM DDR 3 SDRAM XDR SDRAM(XDimm Rambus RAM).


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Adressage de mémoire centrale


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Adressage de la mémoire centrale


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Adressage d’une puce mémoire


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Mémoire centrale - résumé •

On peut donc schématiser un circuit mémoire comme suit:

On distingue:  les entrées d’adresses  les entrées de données  les sorties de données  les entrées de commandes : - une entrée de sélection de lecture ou d’écriture. ( R/W) - une entrée de sélection du circuit. ( CS )


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Mémoires de masse •

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Les mémoires de masse font partie des périphériques de l’ordinateur. La présence n’est pas primordiale. Utilisation d’interface. On distingue –

Mémoires magnétiques •

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Disquette, bande, disque dur...

Mémoires optiques •

Disques compacts CD et DVD… Mémoires de l'ordinateur -

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Mémoires magnétiques •

Principe


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Principe de mémorisation / lecture magnétique •

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Le support est constitué d’un substrat en plastique (ou aluminium) recouvert d’une fine couche de fer aciculaire. La tête d’écriture est une spire qu’on fait traversée par un courant électrique == > Production d’un champ magnétique == > aimantation des aiguilles de fer. Sens du courant == > sens du champ == > sens d’orientation des aiguilles. La même spire (tête de lecture) détecte les particules aimantées == > Impulsions électriques qui sont traduites en bits 0 ou 1 selon leur sens Mémoires de l'ordinateur -

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Mémoire magnétique: Disque dur •

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Ensemble de disques rigides de même axe enfermés étanchement dans une même enceinte et entrainés en rotation par le même moteur Chacun des disques utilise

Deux têtes de lecture/Ecriture. Une carte électronique permet le codage/décodage des information et l’interfaçage entre les disques magnétiques et la carte mère.


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Mémoire magnétique: Disque dur Organisation des informations Chaque disque est partagé en pistes concentriques. Chaque pistes est divisée en secteurs Cylindre :l'ensemble des données situées sur une même piste sur des plateaux différents •

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Disque dur : Principe


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Disque dur: Interface Il existe trois interfaces pour disques durs : 

L'interface IDE : peut connecter jusqu’à 4 unités Nappe de 40 fils (transmission parallèle) Débit jusqu’à 133Mo/s Max Temps d’accès 8ms L’interface SATA: transmission série nappe de 7fils Débit: jusqu’à 300Mo/s Peut être brancher et débranché à chaud. Chaque disque est branche seul sur un port SATA de la carte mère. L'interface SCSI : stable au niveau transfert Débit jusqu’à 320Mo/s Max Transmission parallèle, nappe de 50 Conducteurs. On peut connecter jusqu’à 7 unités • • •



• • •



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Disque dur •

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Formatage: Initialisation et organisation de la surface magnétique selon le SE utilisé. Pistes, secteurs, clusters (bloc) zone d’informations selon le système de fichier. Formatage bas niveau / haut niveau Partition: Partage de l’espace disque en deux ou plusieurs parties dont chacune est considérée comme un disque à part. Mémoires de l'ordinateur -

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Les disques optiques Principe: •

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Le support est une surface en plastique recouverte d’une fine couche d’aluminium (réfléchissante). La lecture est basée sur l’envoi d’un rayon laser et la détection de la lumière réfléchie / réfractée. L’écriture se base sur un laser plus puissant qui permet de créer ou non les petites déformations du support (gravure de fins trous sur le disque) Mémoires de l'ordinateur -

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Principe d’un CD-ROM Un CD-ROM est un disque de 12 cm de diamètre composé de plusieurs couches superposées :  une

couche principale en polycarbonate, un plastique résistant et laissant passer la lumière une couche métallique

réfléchissante composée de plats et de creux  une couche de

vernis protecteur qui vient protéger le métal de l'agression des UV Mémoires de l'ordinateur -

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Principe d’un CD-ROM


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Les méthodes d’écriture : Monosession : Cette méthode crée une seule session sur le disque et ne donne pas la possibilité de rajouter des données sur le CD. Multisession : Cette méthode permet de graver un CD en plusieurs fois, en créant une table des matières (TOC pour table of contents) de 14Mo pour chacune des sessions. Track At Once : Cette méthode permet de désactiver le laser entre deux pistes, afin de créer une pause de 2 secondes entre chaque pistes d'un CD audio. Disc At Once : Contrairement à la méthode précédente, le Disc Mémoires de l'ordinateur -

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Les techniques de gravures : Burn Proof ou Just Link : Le problème des graveurs était l'envoi des données à un rythme suffisant. Lorsque les données n’étaient plus présentes dans le buffer du graveur, il y avait une rupture de flux. Ceci entraînait l’arrêt de la gravure par manque de données et le CDR était inutilisable. Pour corriger ce type d'erreurs, les fabricants utilisent maintenant des techniques qui suspendent la gravure lorsque les données ne sont pas présentes, et la reprend dès que les données sont de nouveau présentes dans le buffer. Cette technique est appelée JUST LINK chez la majorité des fabricants, Burn-Proof chez Plextor.

L'overburning : cette technique permet de dépasser légèrement la capacité du support vierge afin de stocker un peu de données supplémentaires. Pour ce faire, il faut que le logiciel de gravure, ainsi que le graveur, supportent cette technique. Mémoires de l'ordinateur -

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Caractéristiques d’un lecteur/graveur : la vitesse maximum de gravage des CD-R la vitesse maximum de gravage des CD-RW la vitesse maximum de lecture des CD Interface (IDE, SCSI, SATA)


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