Syst

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Systèmes à microprocesseurLes mémoires

• Laurent JEANPIERRE ltjeanpl_at_iutc3.unicaen.frgt
• Daprès le cours de Pascal FOUGERAY
• IUT de CAEN Campus 3

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Contenu du cours

• Introduction, définitions
• Types de mémoires
• Principales caractéristiques
• Décodage dadresses
• Cas particulier la mémoire cache

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Introduction

• Mémoire dispositif de stockage
• Enregistre de linformation
• Restitue à la demande cette information
• Différentes formes de stockage
• Numérique (Circuits intégrés, CDROM,)
• Analogique (Cassettes, Disques durs, )
• Ce cours sintéresse aux mémoires à
  semi-conducteurs. (Circuits intégrés)

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Les mémoires numériques

• Plus petite information stockable 1 bit
• ? notion de case mémoire
• 2 grandes catégories de mémoires
• Accès aléatoire
• Chaque case mémoire est utilisable séparément
• Notion dadresse mémoire
• Accès sériel (mémoires séquentielles)
• Accès aux cases mémoires séquentiellement
• Pas dadresse utilisée

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Contenu du cours

• Introduction, définitions
• Types de mémoires
• Principales caractéristiques
• Décodage dadresses
• Cas particulier la mémoire cache

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Types de mémoires
Mémoires au silicium
Mémoires vives
Mémoires mortes
ROM
PROM
RAMstatiques
RAMdynamiques
Fusiblesbipolaires
EPROM
EEPROM
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Les mémoires mortes

• Lecture seule par le processeurMaintien de
  linformation hors tension
• Read Only Memory programmée en usine
• Programmable ROM programmée par lutilisateur
  une seule fois
• Erasable PROM programmable et effaçable (rayons
  UV) par lutilisateur
• Electrically EPROM EPROM effaçable par un
  courant électrique

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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 tension
• Dynamiques information maintenue par
  rafraîchissement (balayage régulier de toutes les
  cases mémoires)

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Autres mémoires en lecture/écriture

• Magnetic Bubble Memory mémoire de masse non
  volatile. Utilise des  bulles magnétiques 
  (Plus utilisées)
• Mémoires séquentielles
• First 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.

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Types de DRAM

• De nouvelles versions régulières
• Fast Page Mode les barrettes des 486
• Extensed Data Out premiers Pentiums
• Burst EDO cousine de lEDO
• Synchronous DRAM années 2000synchronisation
  avec horloge du mP
• Double-data-rate DRAM SDRAM à cadence double (2
  fronts)
• Error Correction Code SDRAM ou DDRAM à
  correction derreurs (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 dadresses
• Cas particulier la mémoire cache

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Principales Caractéristiques

• Capacité Nb de bits stockés par la mémoire.
  Toujours un multiple dune 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 ltNb adressesgt Matrice
• Ex 1kMot 16kbits.

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Principales Caractéristiques (2)

• Temps (timings)
• Écriture délai entre la présentation des
  données et leur mémorisation réelle.
• Lecture délai entre la présentation de
  ladresse et la disponibilité des données
• Accès en général, la moyenne des temps de
  lecture et décriture
• 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)

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Contenu du cours

• Introduction, définitions
• Types de mémoires
• Principales caractéristiques
• Décodage dadresses
• Cas particulier la mémoire cache

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Espace mémoire

• 1 mP
• 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)

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Décodage dadresses

• Distribuer Espace dadressage ? 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 dadresses

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Synoptique
mP
Contrôle
Décodeur

Carte 3D
Clavier
Réseau
Adresses
Mémoire 2
Mémoire 1
Données
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Décodeur dadresses

• On peut utiliser
• Portes logiques standard / PAL
• Logique combinatoire
• Décodeurs
• Ex précédent 4 bits ? 16 lignes
• Comparateurs
• 1 motif dadresse ? 1 circuits mémoires
• PROM
• 1 adresse ? 1 motif de circuits mémoires

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Contenu du cours

• Introduction, définitions
• Types de mémoires
• Principales caractéristiques
• Décodage dadresses
• Cas particulier la mémoire cache

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Principe général

• Théorie de la localité
• Les 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 lente
• Peu de mémoire rapide
• En pratique
• DRAM
• Plus de 5 ns (5.10-9 secondes)
• Environ 200 MHz
• SRAM
• Moins de 1 ns
• Plusieurs GHz

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Hiérarchie des mémoires

• Cache L1Dans le mP, ultra rapide, très chère
• Cache L2SRAM, souvent dans le mP
• Cache L3SRAM, hors du processeur
• RAM classiqueDRAM
• Disque dur
• Bande magnétiqueTrès bon marché, vraiment lente
• Objectif 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

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Les mémoires en image