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Informatique

 

Mémoire Vive

Définition
La mémoire vive ou RAM (Random Access Memory) est une mémoire volatile, c'est à dire que si l'on coupe son alimentation, toutes les données qu'elle contient sont perdues.
  • Elle sert à stocker les programmes exécutés par le microprocesseur.
  • Elle est accessible en lecture et en écriture.
  • Elle est organisée sous forme matricielle


SRAM et DRAM
Il existe 2 grandes familles de RAM :
  • les RAM Statiques : SRAM
  • les RAM Dynamiques : DRAM
les RAM Statiques (SRAM)

Chaque bit d'une RAM statique est formé par une bascule (latch) constituées par 4 à 6 transistors. L'information stockée par un bit peut être maintenue sans dégradation pendant une centaine d'heure.

les RAM Dynamiques (DRAM)

Chaque bit d'une RAM dynamique est constitué par un transistor et un condensateur. Lorsque le condensateur est chargé il contient la valeur 1, s'il est déchargé il contient la valeur 0.
L'inconvénient des RAM dynamiques est que le condensateur possède une tendance naturelle à se décharger, il faut donc le recharger toutes les quelques millisecondes, on parle de rafraîchissement de la mémoire.

Remarque : le rafraîchissement consiste à lire la donnée stockée et à la réécrire.

Comparaison RAM Statiques et Dynamiques

  • les RAM Dynamiques sont plus lentes que les RAM statiques car pendant le raffraîchissement on ne peut accéder aux données.
  • les RAM dynamiques ont une densité d'intégration plus grande que les RAM statiques : en effet, un condensateur + un transistor occupe moins d'espace que 4 à 6 transistors. Les RAM dynamiques sont donc moins chères à produire.

En résumé :

  • La mémoire statique est rapide mais chère
  • La mémoire dynamique est lente mais bon marché   


Les différentes mémoires dynamiques
Les mémoires RAM ont subi de constantes améliorations afin de les rendre plus véloces. Basiquement, accéder à une cellule mémoire pour en lire le contenu consiste à donner au cicuirt RAM l'adresse de la cellule représentée par son numéro de ligne et son numéro de colonne. On répète cette opération à chaque fois que l'on accède à une donnée.


les anciennes DRAM

  • La DRAM FPM (Fast Page Mode, 1987)

    Le temps d'accès est de l'ordre de 70 à 80 ns. Elle permet d'accéder plus rapidement à des données situées sur la même page mémoire. Si on désire accéder à des données situées sur la même colonne de la matrice, il suffit simplement d'activer la ligne et la colonne désirées lors du premier accès, puis de spécifier les numéros de lignes suivants.
    La fréquence de ce type de mémoire variait de 33 à 50 Mhz.

  • La DRAM EDO (Extended Data Out, 1995)

    La mémoire EDO apportent quelques améliorations par rapport à la FPM. Le temps d'accès est alors réduit à 50 ou 60 ns. On peut notamment accéder aux données pendant les périodes de rafraîchissement.
    La fréquence de ce type de mémoire variait de 33 à 50 Mhz.

  • La DRAM BEDO (Bursted EDO)

    La mémoire BEDO permet le transfert des données en mode rafale. Les données sont envoyées par flux ininterrompu.
    La fréquence de ce type de mémoire était de 66 Mhz.


la Synchronous DRAM (SDRAM, 1997)

  • La mémoire SDRAM a pour particularité de se synchroniser sur la fréquence de la carte mère. Les mémoires FPM, EDO étaient des mémoires asynchrones et elle induisaient des temps d'attentes (wait state) lors de la synchronisation. La SDRAM élimine donc ces états d'attente.
  • L'intérêt de la SDRAM est qu'elle peut supporter des fréquences élevées (100 Mhz) alors qu'avec un bus mémoire fonctionnant à 66 Mhz, la SDRAM n'apporte qu'un gain de 5 % par rapport à la mémoire EDO.
  • Avec l'arrivée de la SDRAM les performances de la mémoire ne sont plus exprimées en ns (nanosecondes) mais en Mhz.
la (Direct) Rambus DRAM (RDRAM, DRDRAM, 1999)

Concurrente de la SDRAM, elle est apparue avec le Pentium III. Cependant la société Rambus ayant connu de nombreux problèmes à la fois techniques (avec Intel) et juridiques, la Rambus DRAM n'a jamais été utilisée à grande échelle.

News 10/07/2003 - RAMBUS prépare la XDR DRAM - Clubic
Après plusieurs échecs dans le monde du PC, le fabricant RAMBUS compte bien se relancer avec sa prochaine génération de mémoire connue sous le nom de code "YellowStone" ou sous le titre officiel de XDR DRAM.

Cette nouvelle mémoire qui sera notamment utilisée par la prochaine console de Sony devrait offrir des atouts technologiques de taille. La XDR DRAM devrait en effet être cadencée de 2.4 à 4 GHz et offrir une bande passante de 12.8 Go/sec (en version 3.2 GHz) la oł la DDR-II 667 MHz par exemple, n'offrira "que 10.6 Go/sec".

Les fabricants Samsung, Toshiba et Elpida ont déjà annoncé qu'ils produiront de la mémoire XDR DRAM.

Elpida produira en masse de la XDR DRAM pendant le premier trimestre 2005 tandis que Toshiba prévoit de produire des chips de 64 Mo de XDR DRAM de 2.4 et 3.0 GHz pendant le premier trimestre 2005. La version améliorée de cette mémoire gravée en 0.11 micron est prévue pour début 2006.



la DDR-I ou DDR-SDRAM (Double Data Rate Synchronous DRAM, 2000)

La DDR-SDRAM permet de recevoir ou d'envoyer 2 fois plus de données par cycle d'horloge : lors du front montant et du front descendant du signal.
la DDR-II (2004)

La DDR-II (évolution de la DDR aussi qualifiée de DDR-I) a connu des débuts difficiles. Les caractéristiques électriques de cette mémoire ont été élaborées afin de poursuivre la montée en fréquence du FSB. Initialement prévue pour 2002, elle devrait finalement percer à partir de 2005. Les modules mémoire de DDR-II possèdent la même taille que les modules de DDR-I mais le nombre de broches passe de 184 à 240.

Résumé

Désignation Type Fréquence Prefetch Vitesse B.P.
PC 100 SDR 100 Mhz 1 100 Mhz 0,8 Go/s
PC 1600 DDR-I 100 Mhz 2 200 Mhz 1,6 Go/s
PC-3200 DDR-I 200 Mhz 2 400 Mhz 3,2 Go/s
PC2-3200 DDR-II 100 Mhz 4 400 Mhz 3,2 Go/s
PC2-4300 DDR-II 133 Mhz 4 533 Mhz 4,3 Go/s
PC2-5300 DDR-II 166 Mhz 4 667 Mhz 5,3 Go/s


Cependant les performances actuelles de la DDR-II sont pratiquement semblables à celles del a DDR-I.


Les performances
Les performances des mémoires sont données par :
  • Le temps d'accès qui mesure l'intervalle de temps entre la réception d'une requête d'accès à une cellule mémoire et l'envoi de la donnée que contient celle-ci.

  • Le débit mémoire qui représente le nombre d'octets que la mémoire peut envoyer en une seconde. Le débit mémoire est donné par la formule suivante :

      Débit = Fréquence Bus * taille du bus * coef   

    • Fréquence Bus : est la fréquence du bus mémoire entre processeur et RAM (66, 100, 133, 150, 166, 200 Mhz)
    • taille du bus : est la taille du bus mémoire (64 bits pour la SDRAM ou la DDR-SDRAM, 16 bits pour la Rambus DRAM)
    • coef : est un coefficient multiplicateur, comme suit :
      Type de DRAMCoefficient
      SDRAM1
      DDR-SDRAM2
      DDR-SDRAM - Dual4
      RDRAM2
      RDRAM - Dual4


On obtient alors le tableau suivant :

Type Freq Bus (Mhz) Taille Bus (bits) Coef Débit (Go/s)
SDRAM 66 (PC 66) 66 64 1 0,5
SDRAM 100 (PC 100) 100 64 1 0,8
SDRAM 133 (PC 133) 133 64 1 1,06
DDR-SDRAM 200 (PC 1600) 100 64 2 1,6
DDR-SDRAM 266 (PC 2100) 133 64 2 2,1
DDR-SDRAM 300 (PC 2400) 150 64 2 2,4
DDR-SDRAM 333 (PC 2700) 166 64 2 2,7
DDR-SDRAM 400 (PC 3200) 200 64 2 3,2
DDR-SDRAM 433 (PC 3500) 217 64 2 3,5
DDR-SDRAM 466 (PC 3700) 233 64 2 3,7
DDR-SDRAM 500 (PC 4000) 250 64 2 4,0
DDR-SDRAM 533 (PC 4200) 266 64 4 4,2
DDR-SDRAM 550 (PC 4400) 275 64 4 4,4
DDR-SDRAM 550 (PC 4800) 300 64 4 4,8
DDR-SDRAM 333 (PC 2700) - Dual 166 64 4 5,4
DDR-SDRAM 400 (PC 3200) - Dual 200 64 4 6,4
DDR2-SDRAM 400 (PC2 3200) 100 64 4 3,2
DDR2-SDRAM 533 (PC2 4300) 133 64 4 3,2
DDR2-SDRAM 800 (PC2 6400) 200 64 4 6,4
RDRAM 400 (PC 800) 100 x 4 16 2 1,6
RDRAM 533 (PC 1066) 133 x 4 16 2 2,1
RDRAM 600 (PC 1200) 150 x 4 16 2 2,4
RDRAM 400 (PC 800) - Dual 100 x 4 16 4 3,2
RDRAM 533 (PC 1066) - Dual 133 x 4 16 4 4,2
RDRAM 600 (PC 1200) - Dual 150 x 4 16 4 4,8

Remarque : Il s'agit biensûr de débits théoriques. Par exemple un test récent (2003) avec de la mémoire PC3500 (débit théorique 3472) montre un débit réel aux alentours de 3350 Mo/s dans des conditions normales de fonctionnement.


Les connecteurs
Il existe différents types de connecteurs en fonction des barrettes mémoires utilisées :

  • SIMM (Single In-line Memory Module) :
    apparus au début des années 80, ils ne possèdent de contacts que d'un seul côté de la barrette. Il existe deux versions :
    • 30 connecteurs pour les bus 16 bits (aucun détrompeur)
    • 72 connecteurs pour les bus 32 bits (1 détrompeur)
  • DIMM (Dual In-line Memory Module) :
    Apparu vers 1997, c'est le successeur du SIMM permettant de transférer 64 bits. Le connecteur DIMM se décline en 2 versions :
    • 168 broches pour la SDRAM (2 détrompeurs)
    • 184 broches pour la DDR-SDRAM (1 détrompeur)
  • SO-DIMM (Small Outline DIMM) :
    version compacte du format DIMM, utilisée pour les ordinateurs portables :
    • 32 bits, 72 connecteurs
    • 64 bits, 144 connecteurs
  • RIMM (Rambus In-line Memory Module) :
    Format spécifique aux barettes Rambus : 184 connecteurs (2 détrompeurs)



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