La m´emoire contient toutes les informations utilis´ees par le processeur. Ces informations sont de deux types : les s´equences d’instructions et les donn´ees sur lesquelles vont op´erer ces instructions.
Les informations rang´ees en m´emoire n’ont aucune signification par elles-mˆemes. Elles ne prennent un sens que lorsqu’elles sont utilis´ees. Manipul´ees par un programme, elles sont desdonn´ees, lues par l’unit´e de commande pour ex´ecution, ce sont alors desinstructions.
Ainsi, lorsqu’on “double-clique” sur l’icˆone d’un traitement de texte, ce dernier, rang´e sur disque, est amen´e en m´emoire `a l’aide d’un programme
“chargeur” pour lequel il est du type “donn´ee” avant de devenir r´eellement
“programme”.
3.1.1 D´ efinitions
La m´emoire est une juxtaposition decellulesappel´eesmots-m´emoireou cases-m´emoire, `am´el´ements ´electroniques qui peuvent avoir deux ´etats stables
(fonc-49
tion logique bascule). Chaque cellule peut donc coder 2m informations diff´e-rentes. Chacun des ´el´ements sera appel´e bit, contraction de binary digit. Si un mot m´emoire contientm bits, ceux-ci sont habituellement num´erot´es de 0
`a m−1, du bit de poids faible (L.S.B. ou Least Significant Bit) vers le bit de poids fort (M.S.B.ou Most Significant Bit). Cette notion de poids fort et de poids faible est li´ee `a la fa¸con dont les informations contenues en m´emoire seront trait´ees par les instructions arithm´etiques.
Chaque cellule est identifi´ee de fa¸con unique par un num´ero - sonadresse.
L’acc`es `a une information en m´emoire se fait en positionnant les n lignes du bus d’adresses. La configuration binaire de ces lignes code l’adresse du mot dont lesmbits de contenu pourront ˆetre lus sur le bus de donn´ees. On dispose en effet, entre le bus d’adresses et la m´emoire proprement dite, d’un d´ecodeur n→2n de telle sorte que les valeurs des adresses varient de 0 `a 2n−1.
Sur le sch´ema3.1, la configuration {000 . . . 010} permet de s´electionner la case m´emoire d’adresse 2 dont le contenu devient accessible sur le bus de donn´ees.
Figure3.1 : La m´emoire
Le d´elai entre le positionnement de l’adresse et la disponibilit´e de la donn´ee sur le bus de donn´ees est appel´etemps d’acc`es. L’information d´epos´ee dans une cellule s’appelle contenude cette adresse. Les notations couramment utilis´ees sont les suivantes :
1. une cellule m´emoire sera d´esign´ee parM o`uM est l’adresse de la cellule ; 2. le contenu de la case m´emoire d’adresse M sera not´e [M].
Le nom de ces cellules d´epend de leur taille. Si un octet (byte) d´esigne toujours une cellule de huit bits, il n’en va pas de mˆeme pour lemotqui peut ˆetre compos´e de 16 bits, 32 bits. . . Un mot de 32 bits est parfois d´esign´e par quadlet et la moiti´e d’un octet parnibbleounybble.
Mˆeme dans le cas des machines `a mots de 32 bits, des adresses distinctes sont souvent affect´ees `a chaque octet. On dit alors que la m´emoire estadressable
par octet et un mot m´emoire de 32 bits verra chacun de ses octets accessible individuellement. Les adresses de mots seront des multiples de 4.
Adresses Adresses de mots d’octets
0 0 1 2 3
4 4 5 6 7
8 8 9 10 11
12 12 14 14 15
Table 3.1: M´emoire `a mots de 32 bits
Lataille de la m´emoire se mesure g´en´eralement en octets. Cette taille est alors exprim´ee enkilo-octets(Ko),m´ega-octets(Mo) ougiga-octets(Go), avec :
1 kilo-octet = 210 octets, 1 m´ega-octet = 220octets,
1 giga-octet = 230 octets.
3.1.2 Quelques ´ el´ ements de technologie
Principe
De fa¸con tr`es sch´ematique, on peut consid´erer que la r´ealisation des m´emoires fait appel `a l’un des trois principes suivants :
1. Chaque ´el´ement de base est constitu´e d’une bascule : cette technique est mise en œuvre pour la r´ealisation des m´emoires ditesvives etstatiques: vives parce qu’une fois l’alimentation ´electrique coup´ee, l’information est perdue, et statiques parce que l’information reste stable tant que cette alimentation est assur´ee ;
2. L’´el´ement de base est assimilable `a un condensateur qui peut ˆetre charg´e ou non : ce principe s’applique aux m´emoires vives et dynamiques. Ce dernier terme signifie que l’information se perd en mˆeme temps que le con-densateur se d´echarge. Ce type de m´emoire n´ecessite unrafraˆıchissement p´eriodique qui peut ˆetre assur´e par un cycle de lecture ou d’´ecriture ; 3. La r´ealisation de la cellule fait appel `a une technique assimilable au
claquage de diodes : les m´emoires dites mortes sont r´ealis´ees de cette fa¸con. Une fois leur contenuprogramm´e, celui-ci reste permanent que le circuit soit aliment´e ou non.
Les m´emoires vives sont g´en´eralement d´esign´ees par le termeR.A.M. (Ran-dom Access Memory) et les m´emoires mortes parR.O.M.(Read Only Memory).
Rafraîchissement Lecture
Ecriture
Cellule mémoire
Commandes
{
≥Figure3.2 : Principe de la cellule de m´emoire dynamique
Selon les techniques utilis´ees, on rencontrera les termes deD.R.A.M.(Dynamic RAM), P.R.O.M. (Programmable ROM), F-P.R.O.M. (Field-Programmable ROM), REP.R.O.M. (REProgrammable ROM), E.A.R.O.M. (Electrically Al-terable ROM), etc.
Caract´eristiques
Les principales caract´eristiques des m´emoires sont :
1. le temps d’acc`es, c’est-`a-dire la dur´ee que l’on doit laisser s’´ecouler en-tre le moment o`u l’on applique une adresse et celui o`u l’on est sˆur que la donn´ee r´ecup´er´ee est valable (valid). Ce temps est mesur´e en nano-secondes (1 ns = 10−9 s). Il est g´en´eralement compris entre 1 ns et 100 ns. Sur les ordinateurs anciens cette quantit´e ´etait essentiellement li´ee `a l’´electronique. Aujourd’hui un acc`es `a la m´emoire peut se faire selon un protocole compliqu´e et il est difficile de donner une valeur ind´ependante de l’activit´e effective de la machine.
2. la taille exprim´ee en milliers, millions ou milliards d’octets. Actuelle-ment les tailles les plus courantes sont sup´erieures `a 1 Go pour les micro-ordinateurs, de quelques Giga-octets pour les mini-ordinateurs et stations de travail, et au-del`a pour les grandes machines (mainframes).
3. latechnologie o`u l’on peut distinguer deux familles :
(a) les m´emoires rapides r´ealis´ees en technologie T.T.L. (Transistor Transistor Logic) ;
(b) les technologies C.M.O.S. (Complementary M.O.S.), tr`es faibles consommatrices d’´energie et qui autorisent de grandes densit´es d’int´egration (actuellement des composants de m´emoire comportant 512 millions d’´el´ements binaires sont commercialis´es sur les micro-ordinateurs).
4. l’organisation internequi permet d’acc´eder plus ou moins rapidement `a l’information. On trouve ainsi des m´emoiresVRAM(Video RAM),EDO (Extended Data Out),RAM synchrones, etc.