cours sur les différent type de mémoires, décodage
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Département Informatique
Systèmes à microprocesseurLes mémoires
Laurent JEANPIERRE <[email protected]>
D’après le cours de Pascal FOUGERAY
IUT de CAEN – Campus 3
Département Informatique 2
Contenu du cours
Introduction, définitions
Types de mémoires
Principales caractéristiques
Décodage d’adresses
Cas particulier : la mémoire cache
Département Informatique 3
Introduction
Mémoire = dispositif de stockageEnregistre de l’informationRestitue à la demande cette information
Différentes formes de stockageNumérique (Circuits intégrés, CDROM,…)Analogique (Cassettes, Disques durs, …)
Ce cours s’intéresse aux mémoires à semi-conducteurs. (Circuits intégrés)
Département Informatique 4
Les mémoires numériques
Plus petite information stockable : 1 bit notion de case mémoire2 grandes catégories de mémoires :
Accès aléatoire :Chaque case mémoire est utilisable séparémentNotion d’adresse mémoire
Accès sériel : (mémoires séquentielles)Accès aux cases mémoires séquentiellementPas d’adresse utilisée
Département Informatique 5
Contenu du cours
Introduction, définitions
Types de mémoires
Principales caractéristiques
Décodage d’adresses
Cas particulier : la mémoire cache
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Types de mémoires
Mémoires au silicium
Mémoires vives Mémoires mortes
RAMstatiques
RAMdynamiques
ROM PROM
EPROM
EEPROM
Fusiblesbipolaires
Département Informatique 7
Les mémoires mortes
Lecture seule par le processeurMaintien de l’information hors tension
Read Only Memory : programmée en usine
Programmable ROM : programmée par l’utilisateur une seule fois
Erasable PROM : programmable et effaçable (rayons UV) par l’utilisateur
Electrically EPROM : EPROM effaçable par un courant électrique
Département Informatique 8
Les mémoires vives
Lecture/Écriture par le processeurNon permanence des informations (mémoire volatile)
Random Access Memory : mémoires à accès aléatoire (à la demande)Statiques : information maintenue
spontanément sous tensionDynamiques : information maintenue par
rafraîchissement (balayage régulier de toutes les cases mémoires)
Département Informatique 9
Autres mémoires en lecture/écriture
Magnetic Bubble Memory : mémoire de masse non volatile. Utilise des « bulles magnétiques » (Plus utilisées)
Mémoires séquentiellesFirst In First Out : mémoires gérées en file;
premier bit écrit, premier bit lu.First In Last Out : mémoires gérées en pile;
premier bit écrit, dernier bit lu.
Département Informatique 10
Types de DRAM
De nouvelles versions régulières Fast Page Mode : les barrettes des 486 Extensed Data Out : premiers Pentiums Burst EDO : cousine de l’EDO Synchronous DRAM : années 2000
synchronisation avec horloge du P Double-data-rate DRAM : SDRAM à cadence
double (2 fronts) Error Correction Code : SDRAM ou DDRAM à
correction d’erreurs (cf. codes correcteurs) RamBus : Mémoires à haute vitesse 600-800 MHz
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Contenu du cours
Introduction, définitions
Types de mémoires
Principales caractéristiques
Décodage d’adresses
Cas particulier : la mémoire cache
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Principales Caractéristiques
Capacité : Nb de bits stockés par la mémoire. Toujours un multiple d’une puissance de 2
Organisation ou matrice : Longueur de la plus petite information adressable. Octet (Byte) : 8 bits Mot (Word) : 16 bits Double Mot : 32 bits Etc. …
Capacité = <Nb adresses> * Matrice Ex : 1kMot = 16kbits.
Département Informatique 13
Principales Caractéristiques (2)
Temps (timings) Écriture : délai entre la présentation des données et
leur mémorisation réelle. Lecture : délai entre la présentation de l’adresse et
la disponibilité des données Accès : en général, la moyenne des temps de
lecture et d’écriture Cycle : si lecture destructive, somme des temps de
lecture et de réinscription (même adresse)
Consommation : puissance nécessaire à une opération (≠ selon repos ou lecture/écriture)
Département Informatique 14
Contenu du cours
Introduction, définitions
Types de mémoires
Principales caractéristiques
Décodage d’adresses
Cas particulier : la mémoire cache
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Espace mémoire 1 P
1 bus adresses (taille A1) 1 bus données (taille D1)
1 circuit mémoire 1 bus adresses (taille A2) 1 bus données (taille D2)
Exemple : A1 = 24 bits, D1 = 16 bits Espace mémoire = 224 adresses ≠ (16 millions) Capacité mémoire = 224 *16 bits (32Mo)
Problème : A2 = 20 bits, D2 = 8 bits (1Mo)
Département Informatique 16
Décodage d’adresses
Distribuer Espace d’adressage Plusieurs Circuits
Ex :A1 = 24 bits, D1 = 16 bits (32 Mo)A2 = 20 bits, D2 = 8 bits (1 Mo) 2 circuits pour chaque adresse 24 paires de circuits 1 décodeur d’adresses
Département Informatique 17
Adresses
Synoptique
Contrôle
P
Données
Décodeur
Mémoire 1Mémoire 2
RéseauClavier
Carte 3D…
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Décodeur d’adresses
On peut utiliser :Portes logiques standard / PAL
Logique combinatoireDécodeurs
Ex précédent : 4 bits 16 lignesComparateurs
1 motif d’adresse 1+ circuits mémoiresPROM
1 adresse 1 motif de circuits mémoires
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Contenu du cours
Introduction, définitions
Types de mémoires
Principales caractéristiques
Décodage d’adresses
Cas particulier : la mémoire cache
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Principe général
Théorie de la localitéLes instructions se suivent (en général)Les données sont rangées ensemble (idem)
Idée :Charger en mémoire les parties utiles Peu de mémoire Gros programmes
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Principes financiers
Mémoire rapide = coût élevé (€)Beaucoup de mémoire lentePeu de mémoire rapide
En pratique :DRAM :
Plus de 5 ns (5.10-9 secondes)Environ 200 MHz
SRAM :Moins de 1 nsPlusieurs GHz
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Hiérarchie des mémoires Cache L1
Dans le P, ultra rapide, très chère Cache L2
SRAM, souvent dans le P Cache L3
SRAM, hors du processeur RAM classique
DRAM Disque dur Bande magnétique
Très bon marché, vraiment lenteObjectif= coût bande magnétique + vitesse L1
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Post-Scriptum
Tendance actuelle :Architecture hybride
Von Neumann pour la mémoire(Hors processeur)
Harvard pour le cache(Dans processeur)
accès parallèle instruction & donnée encore plus de vitesse
Département Informatique 24
Les mémoires en image