1.1. Introduction sur les mémoires

1.1.1. Définitions

Une mémoire est un dispositif capable d’enregistrer, de conserver et de restituer des informations (instructions et variables). Les informations peuvent être écrites ou lues. Il y a écriture lorsqu'on enregistre des informations en mémoire, lecture lorsqu'on récupère des informations précédemment enregistrées.

La mémoire peut être dans le processeur (des registres), interne (Mémoire centrale ou principale) ou externe (Mémoire secondaire).

1.1.2. Caractéristiques d’une mémoire

•        Capacité de la mémoire : Indique la quantité d’information qu’une mémoire peut stocker. En général cette capacité peut s’exprimer en bits, en octets, plus rarement en mots (16, 32 ou 64 bits).

          Octet : 1 Octet = 8 bits

Mot : regroupement d'octets (8 bits, 16 bits, 32 bits, ...)⇒ unité d'information adressable en mémoire.

kilo-octet (KO )  = 1024 octets = 2¹⁰ octets

Méga-octet ( MO) = 1024 KO = 2²⁰ octets

Géga-octet ( GO) =1024 MO = 2³⁰ octets

Téra-octet (TO) = 1024 Go     =2⁴⁰ octets

·         Mode d’accès à l’information : Sur une mémoire on peut effectuer l’opération de :

-        lecture : récupérer / restituer une information à partir de la mémoire.

-        écriture : enregistrer une nouvelle information ou modifier une information déjà existante dans la mémoire.

-        Il existe des mémoires qui offrent les deux modes lecteur/écriture

·    Le format des données : c’est le nombre de bits que l’on peut mémoriser par case mémoire. On dit aussi que c’est la largeur du mot mémorisable.

·    Le temps d’accès : c’est le temps qui s'écoule entre l'instant où a été lancée une opération de lecture/écriture en mémoire et l'instant où la première information est disponible sur le bus de données ta.

·         Le débit : c’est le nombre maximum d'informations lues ou écrites par seconde (par exemple, unité de cartouche magnétique avec un débit de 12MBytes/s). Le débit binaire=Longueur du mot/longueur du cycle. À titre d'exemple, considérons une mémoire ayant un cycle de 1.2 ms et des mots de 36 bits. Le taux de transfert (débit binaire) sera 36 bits / 1.2 X 10^-6 sec = 30 X 10⁶

·     Volatilité : elle caractérise la permanence des informations dans la mémoire. L'information stockée est volatile si elle risque d'être altérée par un défaut d'alimentation électrique et non volatile dans le cas contraire.

·      Technologie des supports : Il existe trois technologies pour les supports des mémoires :

–         Les mémoires électroniques à base de circuits appelés semi-conducteurs (Ex. la mémoire centrale, ROM, PROM, …) ; très rapide mais de taille réduit.

–         Les mémoires magnétiques : qui utilisent un enregistrement magnétique (Ex.  disques magnétiques) ; moins rapide mais stock un volume d’informations très grand.

–         Les mémoires optiques : qui utilisent un système à base de laser pour l’enregistrement de l’information (Ex. CDROM, DVD).

·         Méthode d’accès

-     Accès séquentiel : Cet accès, le plus lent ; pour accéder à une information particulière, on est obligé de parcourir toutes celles qui la précèdent (par exemple des bandes magnétiques).

-       Accès direct ou aléatoire : les informations ont une adresse propre, ce qui permet d’y avoir accès directement (par exemple, la mémoire centrale, les registres).

             -      Accès par le contenu (mémoires associative) : les informations sont identifiées par une clé et la recherche s’effectue sur cette clé de                          façon simultanée sur toutes les positions de la mémoire (par exemple, l’antémémoire ou mémoire cache).

1.1.3. Hiérarchies des mémoires

Une mémoire idéale serait une mémoire de grande capacité, capable de stocker un maximum d’informations et possédant un temps d’accès très faible afin de pouvoir travailler rapidement sur ces informations. Mais il se trouve que les mémoires de grande capacité sont souvent très lente et que les mémoires rapides sont très chères. Afin d’obtenir le meilleur compromis coût-performance, on définit donc une hiérarchie mémoire. On utilise des mémoires de faible capacité mais très rapide pour stocker les informations dont le microprocesseur se sert le plus et on utilise des mémoires de capacité importante mais beaucoup plus lente pour stocker les informations dont le microprocesseur se sert le moins. Ainsi, plus on s’éloigne du microprocesseur et plus la capacité et le temps d’accès des mémoires vont augmenter.

Figure 1.1.  Hiérarchies des mémoires

•        Les registres sont les éléments de mémoire les plus rapides. Ils sont situés au niveau du processeur et servent au stockage des opérandes et des résultats intermédiaires.

•       La mémoire cache est une mémoire rapide de faible capacité destinée à accélérer l’accès à la mémoire centrale en stockant les données les plus utilisées.

•       La mémoire principale est l’organe principal de rangement des informations. Elle contient les programmes (instructions et données) et est plus lente que les deux mémoires précédentes.

•     La mémoire d’appui sert de mémoire intermédiaire entre la mémoire centrale et les mémoires de masse. Elle joue le même rôle que la mémoire cache.

             •        La mémoire de masse est une mémoire périphérique de grande capacité utilisée pour le stockage permanent ou la sauvegarde des                           informations. Elle utilise pour cela des supports magnétiques (disque dur, ZIP) ou optiques (CDROM, DVDROM).