Matérel informatique
Ordinateurs avec c.i. > 1966La Mémoire vive (RAM)
La mémoire vive d'un ordinateur ou RAM (mémoire à accès aléatoire) est la mémoire qui ne retient l'information que pendant que l'ordinateur est sous tension. Les informations (programme et données) sont transférées de la mémoire de masse (disquette, disque dur, ...) vers la mémoire vive au chargement du programme et éventuellement pour les données au début ou en cours de programme.
L’usage de la mémoire dans les ordinateurs a été introduit par le concept de l'architecture de von Neumann, en 1944.
Les condensateurs ont comme première propriété de stocker l'énergie électrique. Ils ont été très tôt utilisés comme mémoires, mais leurs faibles performances les ont cantonnés longtemps à des rôles subalternes
La technique du tore magnétique utilisait la capacité d'un tore de ferrite à conserver une information magnétique binaire. Associé à une gestion électronique, les ordinateurs des années 1960-1970, avaient accès à un système mémoire performant (pour l'époque), quoique quelque peu encombrant par rapport à celui de la mémoire dynamique. Il présente, en revanche, un énorme avantage : conserver ces informations pendant plusieurs années sans aucune alimentation électrique.
En 1961, la société FairChild conçoit un circuit intégré comprenant une double bascule avec 4 transistors.
C'est le début de la mémoire à transistors, en effet une simple bascule bistable réalisée avec deux transistors permet d'avoir deux états stables : un transistor qui conduit l'électricité et qui bloque l'autre et réciproquement (0 ou 1). Il faut quelques autres transistors pour lire et écrire les états. C'est la miniaturisation qui va rendre possible ce genre de mémoire qui servira pour la mémoire interne au micro-processeur (SRAM).
En 1966, Robert Dennard d'I.B.M. a mis au point la cellule mémoire à transistor unique, dont le concept est encore utilisé dans les mémoires dynamiques (DRAM ou dynamic random access memory).
Chaque cellule de mémoire contient deux éléments : un transistor classique, qui laisse ou non passer le courant, à la manière d'une vanne ; et un condensateur, qui retient une charge d'électrons (c'est cette charge qui représente les bits, 1 condensateur chargé, 0 condensateur déchargé). Ce type de mémoire s'appelle la DRAM. IBM et Dennard ont obtenu un brevet pour la DRAM en 1968.
En 1968, Noyce et Moore quittent Fairchild pour fonder Intel.
En 1969, William Regitz et ses collègues d’Honeywell inventent une cellule mémoire dynamique à trois transistors et commencent à solliciter l’industrie des semi-conducteurs pour un producteur. Intel Corporation, récemment fondée, a répondu et développé deux puces 1024 bits très similaires, les 1102 et 1103, sous la direction de Joel Karp, travaillant en étroite collaboration avec William Regitz. En fin de compte seulement le 1103 est entré en production.
En 1970, Intel commence la vente de sa première RAM de 1k bit, c'est le circuit intégré 1103 mais c'est en i1971 qu'il est devenu disponible en grande quantité et qu'il remplacera la mémoire à tore magnétique grace à sa petite taille et son bas prix :
La mémoire vive d'un ordinateur ou RAM (mémoire à accès aléatoire) est la mémoire qui ne retient l'information que pendant que l'ordinateur est sous tension. Les informations (programme et données) sont transférées de la mémoire de masse (disquette, disque dur, ...) vers la mémoire vive au chargement du programme et éventuellement pour les données au début ou en cours de programme.
L’usage de la mémoire dans les ordinateurs a été introduit par le concept de l'architecture de von Neumann, en 1944.
Les condensateurs ont comme première propriété de stocker l'énergie électrique. Ils ont été très tôt utilisés comme mémoires, mais leurs faibles performances les ont cantonnés longtemps à des rôles subalternes
La technique du tore magnétique utilisait la capacité d'un tore de ferrite à conserver une information magnétique binaire. Associé à une gestion électronique, les ordinateurs des années 1960-1970, avaient accès à un système mémoire performant (pour l'époque), quoique quelque peu encombrant par rapport à celui de la mémoire dynamique. Il présente, en revanche, un énorme avantage : conserver ces informations pendant plusieurs années sans aucune alimentation électrique.
En 1961, la société FairChild conçoit un circuit intégré comprenant une double bascule avec 4 transistors.
| Photo : WikiElectronique (wiki sur l'électronique et l'informatique) |
C'est le début de la mémoire à transistors, en effet une simple bascule bistable réalisée avec deux transistors permet d'avoir deux états stables : un transistor qui conduit l'électricité et qui bloque l'autre et réciproquement (0 ou 1). Il faut quelques autres transistors pour lire et écrire les états. C'est la miniaturisation qui va rendre possible ce genre de mémoire qui servira pour la mémoire interne au micro-processeur (SRAM).
En 1966, Robert Dennard d'I.B.M. a mis au point la cellule mémoire à transistor unique, dont le concept est encore utilisé dans les mémoires dynamiques (DRAM ou dynamic random access memory).
Chaque cellule de mémoire contient deux éléments : un transistor classique, qui laisse ou non passer le courant, à la manière d'une vanne ; et un condensateur, qui retient une charge d'électrons (c'est cette charge qui représente les bits, 1 condensateur chargé, 0 condensateur déchargé). Ce type de mémoire s'appelle la DRAM. IBM et Dennard ont obtenu un brevet pour la DRAM en 1968.
En 1968, Noyce et Moore quittent Fairchild pour fonder Intel.
En 1969, William Regitz et ses collègues d’Honeywell inventent une cellule mémoire dynamique à trois transistors et commencent à solliciter l’industrie des semi-conducteurs pour un producteur. Intel Corporation, récemment fondée, a répondu et développé deux puces 1024 bits très similaires, les 1102 et 1103, sous la direction de Joel Karp, travaillant en étroite collaboration avec William Regitz. En fin de compte seulement le 1103 est entré en production.
En 1970, Intel commence la vente de sa première RAM de 1k bit, c'est le circuit intégré 1103 mais c'est en i1971 qu'il est devenu disponible en grande quantité et qu'il remplacera la mémoire à tore magnétique grace à sa petite taille et son bas prix :
| Photo : Thomas Nguyen - Own work, CC BY-SA 4.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=49532861 |
Les deux principaux types de RAM
Bien que différentes, les deux sortes de RAM sont volatiles : leur contenu est perdu lorsque l'alimentation est coupée.
Bien que différentes, les deux sortes de RAM sont volatiles : leur contenu est perdu lorsque l'alimentation est coupée.
La SRAM (Mémoire statique à accès aléatoire)
Cette mémoire est spéciale car elle n’a pas besoin d’être « rafraîchie » pour conserver les informations qu’elle stocke. Tant que l’ordinateur est en marche, les informations restent disponibles.
La SRAM est construite à partir d’un certain nombre de transistors (4-6) et est incroyablement rapide (temps de commutation d'un transistor). Elle est cependant relativement complexe et coûteuse, c’est pourquoi on la trouve dans des processeurs en tant que mémoire cache hyper-rapide
Cette mémoire est spéciale car elle n’a pas besoin d’être « rafraîchie » pour conserver les informations qu’elle stocke. Tant que l’ordinateur est en marche, les informations restent disponibles.
La SRAM est construite à partir d’un certain nombre de transistors (4-6) et est incroyablement rapide (temps de commutation d'un transistor). Elle est cependant relativement complexe et coûteuse, c’est pourquoi on la trouve dans des processeurs en tant que mémoire cache hyper-rapide
La DRAM (Mémoire à accès aléatoire dynamique)
Cette mémoire est l'autre type courant de RAM. La mémoire DRAM est construite à l’aide de transistors et de condensateurs. On l’appelle « dynamique » plutôt que « statique » car il faut actualiser chaque cellule mémoire sinon son contenu sera perdu. La DRAM est beaucoup plus lente que la SRAM (en particulier avec les temps de rafraichissement, plusieurs milliers de fois par seconde), mais toujours beaucoup plus rapide que les périphériques de stockage secondaires (mémoire de masse comme les disques durs). C’est également beaucoup moins cher que la SRAM, ce sera la solution de RAM principale pour les ordinateurs.
Ce type de mémoire a été amélioré au fil du temps pour donner différentes versions.
La SDRAM (Mémoire à accès aléatoire dynamique synchrone) est de la DRAM qui a été synchronisée avec l’horloge du processeur : la mémoire attend le signal du processeur avant de répondre aux demandes d’entrée de données. Grâce à sa nature synchrone et à la façon dont la mémoire SDRAM est configurée en banques, le processeur peut exécuter plusieurs instructions en même temps, augmentant considérablement ses performances globales. Cette mémoire est aussi connue sous le nom de SDR SDRAM (Mémoire à accès aléatoire dynamique synchrone à débit de données unique) par opposition avec la mémoire plus récente à double débit (DDR SDRAM ou simplement DDR).
Cette mémoire est l'autre type courant de RAM. La mémoire DRAM est construite à l’aide de transistors et de condensateurs. On l’appelle « dynamique » plutôt que « statique » car il faut actualiser chaque cellule mémoire sinon son contenu sera perdu. La DRAM est beaucoup plus lente que la SRAM (en particulier avec les temps de rafraichissement, plusieurs milliers de fois par seconde), mais toujours beaucoup plus rapide que les périphériques de stockage secondaires (mémoire de masse comme les disques durs). C’est également beaucoup moins cher que la SRAM, ce sera la solution de RAM principale pour les ordinateurs.
Ce type de mémoire a été amélioré au fil du temps pour donner différentes versions.
La SDRAM (Mémoire à accès aléatoire dynamique synchrone) est de la DRAM qui a été synchronisée avec l’horloge du processeur : la mémoire attend le signal du processeur avant de répondre aux demandes d’entrée de données. Grâce à sa nature synchrone et à la façon dont la mémoire SDRAM est configurée en banques, le processeur peut exécuter plusieurs instructions en même temps, augmentant considérablement ses performances globales. Cette mémoire est aussi connue sous le nom de SDR SDRAM (Mémoire à accès aléatoire dynamique synchrone à débit de données unique) par opposition avec la mémoire plus récente à double débit (DDR SDRAM ou simplement DDR).
Les composants de mémoire
Au début la RAM est constituée par des circuits intégrés directement intégrés à la carte mère (soudés ou sur support)
Les capacités de mémoire et la miniaturisation de ses supports ont conduit à utiliser des barrettes de mémoire SIMM puis DIMM
Dans les modules SIMM (Single, Simple), les contacts sont électriquement les mêmes sur les 2 faces de la carte de la barrette, alors que dans un module DIMM (Dual, Double) les contacts sont électriquement séparés sur chacune des 2 faces.
Le format DIMM par rapport au format SIMM, permet donc de multiplier par 2 le nombre de contacts, pour un même connecteur.
Au début la RAM est constituée par des circuits intégrés directement intégrés à la carte mère (soudés ou sur support)
| Circuits intégrés de mémoire sur supports soudés à la carte mère d'un PC 80286 |
Les capacités de mémoire et la miniaturisation de ses supports ont conduit à utiliser des barrettes de mémoire SIMM puis DIMM
Dans les modules SIMM (Single, Simple), les contacts sont électriquement les mêmes sur les 2 faces de la carte de la barrette, alors que dans un module DIMM (Dual, Double) les contacts sont électriquement séparés sur chacune des 2 faces.
Le format DIMM par rapport au format SIMM, permet donc de multiplier par 2 le nombre de contacts, pour un même connecteur.
La mémoire morte (ROM)
La mémoire morte (read only memory) est une mémoire non volatile dont le contenu est fixé lors de leur fabrication, qui peuvent être lues plusieurs fois par l'utilisateur et qui ne sont pas prévues pour être modifiées. Cependant elles peuvent parfois ant l'être avec un matériel spécial.
Les circuits logiques (bascule) permettent de fabriquer des mémoires ROM, c'est la même technologie que celle employée pour les SRAM. Cependant elles sont relativement lentes.
Les mémoires mortes sont utilisées, entre autres, pour stocker les informations nécessaires au démarrage d’un ordinateur (BIOS, instructions de démarrage, microcode) ou pour contenir un interpréteur de langage (comme le basic sur les PC de première génération et les ordinateurs familiaux) et qui sera éventuellement exécuté à la mise sous tension de l'ordinateur.
La mémoire morte (read only memory) est une mémoire non volatile dont le contenu est fixé lors de leur fabrication, qui peuvent être lues plusieurs fois par l'utilisateur et qui ne sont pas prévues pour être modifiées. Cependant elles peuvent parfois ant l'être avec un matériel spécial.
Les circuits logiques (bascule) permettent de fabriquer des mémoires ROM, c'est la même technologie que celle employée pour les SRAM. Cependant elles sont relativement lentes.
Les mémoires mortes sont utilisées, entre autres, pour stocker les informations nécessaires au démarrage d’un ordinateur (BIOS, instructions de démarrage, microcode) ou pour contenir un interpréteur de langage (comme le basic sur les PC de première génération et les ordinateurs familiaux) et qui sera éventuellement exécuté à la mise sous tension de l'ordinateur.