Notes de cours – Modules de mémoire PDF

Analyse de Systèmes 462-025 Cours 13 Modifié par Mariana Malai, novembre 2021 Introduction À quoi sert la mémoire? Voici une petite analogie établie par les experts en mémoire de Crucial. Un ordinateur comporte 3 principaux composants : 1. L’unité Cent...

Analyse de Systèmes 462-025 Cours 13 Modifié par Mariana Malai, novembre 2021 Introduction À quoi sert la mémoire? Voici une petite analogie établie par les experts en mémoire de Crucial. Un ordinateur comporte 3 principaux composants : 1. L’unité Centrale de traitement (le processeur) 2. Le disque dur 3. RAM (la mémoire vive). Maintenant, comparez votre ordinateur à une cuisine. Le plan de travail représente la mémoire cache du processeur, c’est ici que le travail se déroule. Le garde-manger (frigo) représente la RAM et le supermarché represent le disque dur. Créer par : Li Jun Zhang; Modifié par : Riad Bourouhou en Octobre 2020;  Introduction Vous passez beaucoup de temps dans votre cuisine tout comme sur votre ordinateur. Imaginez maintenant que vous préparez à dîner. Tout ce dont vous avez besoin se trouve sur le plan de travail et vous y avez facilement accès. Le problème est que le plan de travail est petit et seulement quelques ingrédients peuvent être posés. Tous les autres ingrédients doivent donc être stockés dans le garde-manger. Si l’un des ingrédients ne peut y être stocké, vous devez courir au supermarché chaque fois que vous en avez besoin, cela prend bien sûr plusde temps que de chercher directement dans le garde- manger. Créer par : Li Jun Zhang; Modifié par : Riad Bourouhou en Octobre 2020; Relation entre le processeur, La RAM et le disque dur. Créer par : Li Jun Zhang; Modifié par : Riad Bourouhou en Octobre 2020; Relation entre le processeur, La RAM et le disque dur. Créer par : Li Jun Zhang; Modifié par : Riad Bourouhou en Octobre 2020; Introduction De la même manière, sivotre système tente d’accéder à des données à partir de la RAM et qui ne les trouve pas, il doit compter sur le disque dur, ce qui est bien moins rapide que d’utiliser la RAM. Autrement dit, si la RAM de votre système est insuffisante, vous devez toujours courir au supermarché au lieu de vous en servir du garde-manger. Cela diminue réellement les performances de votre système. En augmentant la taille de votre garde-manger, vous pouvez stocker davantage de choses et moins vous déplacer au magasin. En termes informatique, plus votre capacité de stockage de données (dans la mémoire) est élevée, moins votre ordinateur aura besoin s’accéder au disque dur et plus les améliorations seront importantes pour vous. Créer par : Li Jun Zhang; Modifié par : Riad Bourouhou en Octobre 2020; Introduction Quel que soitla rapidité d’exécution de l’unité centrale de traitement (le processeur) de votre ordinateur et la capacité de stockage de votre disque dur, le meilleur moyen d’améliorer lesperformances et la vitessede votre système est d’ajouter dela mémoire. Les inconvénients du garde-manger en comparaison avec le supermarché : La taille du garde-manger est trop petite Les produits qui sont là vont tôt ou tard se périmer, donc il faut rafraîchir les stocks régulièrement. La mémoire RAM estune type de mémoire volatile,c’est-à- dire, les données au bout de certains moments, sont perdues, il faut rafraîchir la RAM pour éviter que la RAM perde ses données. Créer par : Li Jun Zhang; Modifié par : Riad Bourouhou en Octobre 2020; Comment elle est faite physiquement ? Comment elle marche cette RAM? On va rentrer dans le fonctionnement de la RAM. La RAM est composée d’un maillage de points mémoire. Chaque point mémoire représente un bit de donnée : 0 ou 1.Chaque point mémoire est l’intersection d’une ligne et d’une colonne, donc on peut avoir son adresse. Créer par : Li Jun Zhang; Modifié par : Riad Bourouhou en Octobre 2020; De quoi il est composé, ce petit point mémoire ? Ce point de mémoire est composé d’un condensateur et d’un transistor. Le transistor va piloter le condensateur, qui condense la charge électrique. Le condensateur peut garder ou vider la charge électrique. Créer par : Li Jun Zhang; Modifié par : Riad Bourouhou en Octobre 2020;  De quoi il est composé, ce petit point mémoire ? Selonl’état du condensateur, sile condensateur est chargé, on aura un 1,s’ilest déchargé, on a un 0. Le transistor est couplé à ce condensateur, récupère ou modifie l’état ducondensateur. Il va nous dire si le condensateur est chargé ou déchargé, il nous envoie la valeur 0 ou 1. Également le transistor peut modifier l’état ducondensateur. Le cycle de rafraîchissement Lorsqu’on alimente un circuit, le transistorva s’assurerque le condensateur garde sa charge à un intervalle régulier. Il faut constamment recharger les condensateurs à un intervalle de temps régulier. Si on coupel’électricité, on perd toutes les données, car le condensateur sera déchargé, et aucune donnée n’est sauvegardée. Créer par : Li Jun Zhang; Modifié par : Riad Bourouhou en Octobre 2020;  Qu’est-ce que c’est la mémoire vive ? La RAM (Random Access Memory), ou mémoire vive, sert à stocker temporairement les données et les programmes que le processeur esten traind’utiliser. La mémoire estla zone de travailde l’ordinateur. C’est une zone de stockage temporaire des programmes et des données. La mémoire Ram intervient lors : Du lancement d’un programme:les fichiers sont chargés en mémoire et tant qu’ils sont actifs, le programme reste en mémoire. De l’exécution d’instructions par le processeur (en plus de ces registres et de la mémoire cache). Si votre ordinateur ne dispose pas de suffisamment de RAM pour exécuter un programme, votre système peut substituer de la mémoire de votre disque dur ou disque SSD comme mémoire virtuelle. L'utilisation de mémoire de substitution permettra à ces programmes de s'exécuter, mais vous observerez une réduction significative de leurs performances. Créer par : Li Jun Zhang; Modifié par : Riad Bourouhou en Octobre 2020; Les types de mémoires dans un système informatique. Créer par : Li Jun Zhang; Modifié par : Riad Bourouhou en Octobre 2020;  Type de mémoire On retrouve 2 principaux types de mémoires installés sur le PC : Mémoire de type SRAM. SRAM (Static Random Access Memory ): mémoire à accès aléatoire statique DRAM (Dynamic Random Access Memory) : mémoire à accès aléatoire dynamique Mémoire de type DRAM DDR5. Créer par : Li Jun Zhang; Modifié par : Riad Bourouhou en Octobre 2020; La mémoire SRAM (Static Random Access Memory ) Elle n’a pas besoin d’être rafraîchie (comme la DRAM). Ces performances s’expliquent par sa conception qui utilise un groupe de six transistors par bit de stockage. L’emploi de transistors à la place des condensateurs a éliminé le rafraîchissement nécessaire avec la DRAM, dont les condensateurs se déchargent s’ils ne sont pas rafraîchis. Tant qu’elle est sous tension, la SRAM conserve les données qu’elle contient. Type Fréquence Capacité Coût SRAM Rapide Faible Élevé DRAM Lente Haute Bas Créer par : Li Jun Zhang; Modifié par : Riad Bourouhou en Octobre 2020; DRAM (Dynamic Random Access Memory) Les éléments de base d’un module DRAM sont de minuscules condensateurs qui emmagasinent la charge correspondante à une valeur binaire. Le problème c’est qu’elle nécessite un rafraîchissement constant pour maintenir sa charge à cause des condensateurs (le rafraîchissement se fait au détriment d’autrestâches). Mémoire de type DRAM DDR5. Créer par : Li Jun Zhang; Modifié par : Riad Bourouhou en Octobre 2020; SDRAM (Synchronous DRAM ) Fin 1996, les SDRAM ont commencé à équiper les systèmes. A la différence des technologies antérieures, la SDRAM se synchronise elle-même avec la CPU. La mémoire vive dynamique synchrone fonctionne en synchronisation avec le bus mémoire. Le bus mémoire estle chemin d’accès aux données entre le processeur et la mémoire principale. Les signaux de contrôle permettent de coordonner l’échange des données entre la SDRAM et le processeur. Exemple : SDRAM PC66 est cadencée à 66 MHz, SDRAM PC100 est cadencée à 100 MHz, SDRAM PC133 est cadencée à 133 MHz. Créer par : Li Jun Zhang; Modifié par : Riad Bourouhou en Octobre 2020; DDR-SDRAM (Double Data Rate SDRAM) La DDR-SDRAM (Double Data Rate SDRAM) est une mémoire basée sur la technologie SDRAM, permettant de doubler le taux de transfert de la SDRAM à fréquence externe égale. Les mémoires DDR possèdent généralement une appellation commerciale du type PCXXXX où «XXXX» représente le débit en Mo/s. Dans le cas de la DDR, ce sont 2 cellules de mémoire qui sont mises en parallèles. Le débit mémoire (et par conséquent le nom) d'une mémoire est calculé comme suit : Les DDR sont des mémoires 64 bits (8 octets). Cela signifie qu'une barrette de mémoire DDR peut transmettre : 8*2=16 octets à chaque cycle d'horloge, le facteur 2 provenant de « l'effet DDR ». Pour l'exemple, supposons que cette mémoire tourne à la fréquence de 133 MHz, on a donc à chaque seconde : 16*133*106octets=2128Mo, soit un débit théorique d'environ 2 100 Mo/s : c'est donc de la PC2100. Créer par : Li Jun Zhang; Modifié par : Riad Bourouhou en Octobre 2020; Appellation Appellation Fréquence Fréquence Débit Go/s d’usage commerciale Bus (Mhz) RAM MHz DDR200 PC1600 100 Mhz 200 MHz 1600 Mo/s=1,6 Go/s DDR266 PC2100 133 Mhz 266 Mhz 2100 Mo/s=2,1 Go/s Calcul du taux de transfert : Transfert 8 Bytes ou 8 octets par cycle Exemple : DDR200 (PC1600) Fréquence =200 Mhz Débit=200 Mhz * 8 octets =1600 Mo/s Créer par : Li Jun Zhang; Modifié par : Riad Bourouhou en Octobre 2020; DDR2-SDRAM La mémoire DDR2, permet d'atteindre des débits deux fois plus élevés que la DDR à fréquence externe égale. On parle de QDR (Quadruple Data Rate ou quad- pumped) pour désigner la méthode de lecture et d'écriture utilisée. Dans le cas de la DDR2, ce sont 4 cellules de mémoire qui sont mises en parallèle. Créer par : Li Jun Zhang; Modifié par : Riad Bourouhou en Octobre 2020; Appellation Appellation Fréquence Fréquence Débit Go/s d’usage commerciale Bus (Mhz) RAM MHz DDR2-400 PC2-3200 100 400 MHz 3200 Mo/s=3,2 Go/s DDR2-533 PC2-4200 133 533 MHz 4200 Mo/s=4,2 Go/s DDR2-667 PC2-5300 166 667 MHz 5300 Mo/s=5,3 Go/ Calcul du taux de transfert : Transfert 8 Bytes ou 8 octets par cycle Exemple : DDR2-400 (PC2-3200) Fréquence =400 Mhz Débit=400 Mhz * 8 octets =3200 Mo/s = 3,2 Go/s Créer par : Li Jun Zhang; Modifié par : Riad Bourouhou en Octobre 2020; DDR3-SDRAM L’astuce est réutilisée avec la DDR3 et cette fois, 8 cellules travaillent en parallèle. Appellation Appellation Fréquence Fréquence Débit Go/s d’usage commerciale Bus (Mhz) RAM MHz DDR3-800 PC3-6400 100 800 6400 Mo/s=6,4 Go/s DDR3-1066 PC3-8500 133 1066 8500 Mo/s=8,53 Go/s DDR3-1333 PC3-10600 166 1333 10600 Mo/s=10,66 Go/s Calcul du taux de transfert : Transfert 8 Bytes ou 8 octets par cycle Exemple : DDR3-1333 (PC3-10600) Fréquence =1333 Mhz Débit=1333 Mhz * 8 octets =10664 Mo/s = 10,66 Go/s Créer par : Li Jun Zhang; Modifié par : Riad Bourouhou en Octobre 2020; DDR4-SDRAM L’astuce est réutilisée avec la DDR4 et cette fois, 16 cellules travaillent en parallèle. Deux fois plus "rapide" que de la mémoire DDR3-SDRAM classique de même fréquence interne, elle est utilisée actuellement sur les plates-formes Intel Socket 1151 et Socket 2011, pour les processeurs Intel Core. Appellation Appellation Fréquence Fréquence Débit Go/s d’usage commerciale Bus (Mhz) RAM MHz DDR4-2133 PC4-17000 133 Mhz 2133 17000 Mo/s=17 Go/s DDR4-2400 PC4-19200 150 Mhz 2400 19200Mo/s=19,2 Go/s Créer par : Li Jun Zhang; Modifié par : Riad Bourouhou en Octobre 2020; Caractéristiques des mémoires Le taux de transfert ou la vitesse (fréquence) : Mesure la rapidité de traitement des données par une barrette de RAM. La correction d'erreurs : Certaines mémoires possèdent des mécanismes permettant de pallier les erreurs afin de garantir l'intégrité des données qu'elles contiennent. On trouve ce type de mémoire dans les serveurs. Les différentes techniques : Bit de parité Les barrettes avec bit de parité permettent de s'assurer que les données contenues dans la mémoire sont bien celles que l'on veut. Pour ce faire, un des bits de chaque octet stocké en mémoire sert à conserver la somme des bits de données. Créer par : Li Jun Zhang; Modifié par : Riad Bourouhou en Octobre 2020;  Caractéristiques des mémoires Code ECC (Error Correction Coding) Les barrettes de mémoire ECC (Error Correction Coding) sont des mémoires possédant plusieurs bits dédiés à la correction d'erreur (on les appelle ainsi bits de contrôle). Ces barrettes, utilisées principalement dans les serveurs permettent de détecter les erreurs et de les corriger. Registred ou Buffered Ces barrettes ont un registre entre les puces de DRAM et le contrôleur mémoire. Ce registre retient les données pendant un cycle d'horloge avant qu'elles ne soient envoyées vers le contrôleur mémoire. Ce processus augmente la fiabilité du transfert de données, au détriment du temps de traitement, en retard d'un cycle d'horloge par rapport à de la mémoire sans registre. Ces modules de mémoire avec registre ne sont généralement utilisés que dans les serveurs. Créer par : Li Jun Zhang; Modifié par : Riad Bourouhou en Octobre 2020;  Caractéristiques des mémoires Load Reduced Réduction de la charge électrique sur des puces DRAM La technologie LRDIMM (Load Reduced Memory Module, ou module mémoire à charge réduite) utilise une approche à buffer (tampon) de données distribué, pour améliorer la bande passante mémoire, tout en allant vers les capacités et les débits supérieurs, nécessaires aux serveurs d’entreprise avec des mémoire DDR4. http://www.electronique-mag.com/article9743.html Créer par : Li Jun Zhang; Modifié par : Riad Bourouhou en Octobre 2020; Qu’est-ce que c’est la mémoire morte ? Il existe un type de mémoire permettant de stocker des données nécessaires au démarrage de l'ordinateur, il s'agit de la ROM (Read Only Memory), dont la traduction est mémoire en lecture seule) Mémoire morte ROM appelée parfois mémoire non volatile, car elle ne s'efface pas lors de la mise hors tension du système. La ROM contient le BIOS. Les types de mémoire morte Les ROM ont petit à petit évoluées de mémoires mortes figées à des mémoires programmables, puis reprogrammables. ROM Les premières ROM étaient fabriquées à l'aide d'un procédé inscrivant directement les données binaires dans une plaque de silicium grâce à un masque. Créer par : Li Jun Zhang; Modifié par : Riad Bourouhou en Octobre 2020; PROM Les PROM (Programmable Read Only Memory) ont été mises au point à la fin des années 70 par la firme Texas Instruments. Ces mémoires sont des puces constituées de milliers de fusibles pouvant être "grillés" grâce à un appareil appelé programmateur de ROM, envoyant un fort Mémoire morte PROM courant (12V) dans certains fusibles. Créer par : Li Jun Zhang; Modifié par : Riad Bourouhou en Octobre 2020;  EPROM Les EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory) sont des PROM pouvant être effacées. Ces puces possèdent une vitre permettant de laisser passer des rayons ultra- violets pour les effacer. Mémoire morte EPROM Créer par : Li Jun Zhang; Modifié par : Riad Bourouhou en Octobre 2020; EEPROM Les EEPROM (Electrically Erasable read Only Memory) sont aussi des PROM effaçables, mais contrairement aux EPROM, celles-ci peuvent être effacées par un simple courant électrique, c'est-à-dire qu’elles peuvent être Mémoire morte EEPROM effacées même lorsqu'elles sont en position dans l'ordinateur. Ces mémoires sont aussi appelées mémoires flash (ou ROM flash), et l'on qualifie de flashage l'action consistant à reprogrammer une EEPROM. Créer par : Li Jun Zhang; Modifié par : Riad Bourouhou en Octobre 2020; La mémoire FLASH Mémoire qui at les caractéristiques d'une mémoire vive mais dont les données ne disparaissent pas lors d'une mise hors tension. Sa vitesse élevée, sa durée de vie et sa faible Mémoire FLASH - vive consommation la rendent très utile pour de nombreuses applications : appareils photo numériques, téléphones cellulaires, CompactFlash (CF) Micro SD ou Transflash : version minuscule de la SD, souvent Mémoire FLASH - vive utilisée dans les téléphones portables et également vendue avec un adaptateur pour les SD classiques. Créer par : Li Jun Zhang; Modifié par : Riad Bourouhou en Octobre 2020; Comparaison entre la RAM et la ROM Contrairement à la mémoire morte, la RAM est une mémoire volatile, ce qui signifie que son contenu s’efface lorsqu’on éteint l’ordinateur. Mémoire vive –DRAM DDR 5 Remarque : la ROM est une mémoire non volatile, ce qui signifie que son contenu n’est pas effacé lorsqu’on éteint l’ordinateur. Mémoire morte - EEPROM Créer par : Li Jun Zhang; Modifié par : Riad Bourouhou en Octobre 2020;  RAM et Performances du système L’ajout de RAM permet d’améliorer les performances du système. Par exemple, plus il y a de RAM dans un ordinateur, plus celui-ci peut stocker et traiter de programmes et fichiers. S’il dispose de moins de RAM, un ordinateur doit échanger régulièrement des données entre la mémoire vive et le disque dur plus lent. La quantité maximale de RAM que vous pouvez installer dépend de la carte mère. Créer par : Li Jun Zhang; Modifié par : Riad Bourouhou en Octobre 2020; Créer par : Li Jun Zhang; Modifié par : Riad Bourouhou en Octobre 2020; Créer par : Sébastien Ross Modifié par : Riad Bourouhou en Octobre 2020 Modifié par: Malai Mariana Novembre 2021