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    Mémoire RAM

    La mémoire RAM (Random Access Memory ou " mémoire à accès aléatoire ") occupe un rôle de première importance au coeur d'un ordinateur. Elle est exploitée à tout moment de l'utilisation de l'ordinateur, dès son démarrage, et durant l'utilisation de n'importe quelle application. La mémoire vive est présente sous la forme de barrettes insérées directement sur la carte mère, et sur lesquels sont fixés des circuits intégrés. Elle se présente également sous la forme de mémoire cache, à l'intérieur de nombreux périphériques (disque dur, imprimante, carte graphique...). Autrefois, la mémoire vive se présentait sous la forme de circuits intégrés individuels à insérer sur la carte mère. Elle n'est plus utilisée de cette façon depuis longtemps. La mémoire vive, quel que soit son type, est conçue pour stocker des informations, qui sont perdues lorsque l'ordinateur est éteint. En effet, la mémoire vive conserve les informations uniquement lorsqu'elle est sous tension.



    Structure conventionnelle

    Chaque information stockée en mémoire se trouve à un emplacement précis. Cet emplacement est appelé " adresse mémoire ". La manière dont l'information est stockée est comparable à un tableau constitué de lignes et de colonnes. L'intersection d'une ligne et d'une colonne forme une cellule appelée " point de mémoire ". Chaque emplacement est déterminé par une adresse définie par un numéro de ligne et un numéro de colonne. Chaque information est donc récupérable à l'aide de cette adresse. Cependant, notez que cette représentation est très simplifiée.




    La mémoire est essentiellement constituée de bascules à semi-conducteurs. Les unités de données contenues dans la mémoire (1 ou 0) sont présentes par la présence ou l'absence de charges électriques. Une bascule doit être réduite à un nombre de composants très faible pour assurer une miniaturisation suffisante. Dans la mémoire RAM, seuls un condensateur et un transistor FET (à effet de champs) sont utilisés comme composants des bascules à semi-conducteur. La charge électrique dont il a été question plus haut est présente ou absente dans le condensateur. Ce condensateur est rafraîchit périodiquement, par exemple toutes les 50ns (nano-secondes). En d'autres termes, il perd sa charge qui lui est redonnée par le rafraîchissement. La mémoire statique utilisée dans les caches des microprocesseurs et de disques durs sont constituées d'autres types de bascules et ce refraîchissement n'a pas lieu.



    Vitesse d'accès

    La vitesse de la mémoire vive est calculée en nanoseconde, ou 1 milliardième de seconde. Il s'agit du temps d'accès. Plus cette valeur est basse, plus l'accès à la mémoire RAM est rapide. Attention, cette vitesse doit impérativement correspondre au besoin de l'ordinateur utilisé. Si la mémoire est trop lente, vous obtiendrez des messages d'erreurs. Si au contraire elle est plus rapide que la vitesse que demande votre ordinateur, vous ne pourrez pas correctement exploiter la mémoire. Si votre ordinateur demande un temps de 70 nanosecondes et que vous y installez une barrette de 60 nanoseconde, votre temps d'accès sera celui demandé par l'ordinateur, donc 70 nanosecondes.



    DRAM

    La mémoire de type DRAM (Dynamique RAM) nécessite un rafraîchissement (mise à jour) périodique des données qu'elle contient. Pour cela, elle est équipée de petits condensateurs de faible capacité, qui se déchargent plusieurs centaines de fois par seconde. De cette façon, l'information est sans cesse actualisée. Ce type de mémoire est utilisé partout à l'intérieur de l'ordinateur, à l'exception de la mémoire cache, qui est de type statique (SRAM).



    SRAM

    La SRAM (static RAM) est conçue de façon différente de la DRAM. Son contenu n'a pas besoin d'être périodiquement rafraîchi. L'un des avantage de ce type de mémoire est sa rapidité. Elle est utilisée lorsqu'une grande rapidité est nécessaire, notamment dans les mémoires cache, qui équipent tous types de périphériques (imprimantes, disques durs, processeurs...).



    Barrettes de mémoire

    Durant les années 80, la mémoire RAM se présentait sous la forme de circuits intégrés individuels que l'on implantait directement sur la carte mère. Ce procédé n'est plus utilisé de nos jours. Depuis la fin des années 80, la mémoire vive se présente exclusivement sous la forme de petites cartes d'extension, communément appelées " barrettes de mémoire " sur lesquelles sont fixés plusieurs circuits intégrés. Le premier type de barrettes de mémoire était le type SIMM 30. SIMM signifie " Single Inline Memory Module ". Il existe des barrettes de type SIMM 30 (30 broches de connexion) et SIMM 72 (72 broches de connexion). La mémoire de type SIMM 30 était capable de gérer un flux de donnée de 8 bits. Elle équipait principalement les ordinateurs 286 et 386. La mémoire SIMM 72 était capable de gérer un flux de données de 32 bits. Elle a équipé les 486 et les premiers Pentium. Elles devaient impérativement être utilisées par paires, car les Pentium travaillaient sur un bus de données de 64 bits. Pour que l'information soit reçue dans son intégralité (64 bits), il était nécessaire de placer deux barrettes de mémoire SIMM 32 (32 bits + 32 bits) afin que l'information soit correctement reçue. De nos jours, la mémoire de type DIMM ("Dual Inline Memory Module") est utilisée. Elle est caractérisée par sa taille plus importante. Elle est dotée de nombreuses broches de connexion. Il est inutile de les installer par paires. L'installation de ce type de barrette de mémoire est très simple. Un emplacement prévu à cet effet est visible sur chaque carte mère, et la barrette de mémoire s'insère sans difficulté.



    Barrette de mémoire vive DIMM



    Connecteurs dans lesquels prennent place les barrettes de mémoire DIMM



    Barrette de mémoire SIMM72, peu utilisée de nos jours.



    Barrette de mémoire SIMM30, qui n'est plus utilisée actuellement.



    Barrette de mémoire DDR2.



    Connecteurs pour DDR2



    Notation de performance

    Il est possible d'exprimer les performances de la mémoire DDR à l'aide de quatre chiffre, comme le montre cet exemple: 2-3-3-3. Ces quatre chiffres ont une signification bien précise, laquelle est donnée ci-dessous.

    Premier chiffre: CAS Delay: Concerne la lecture en mémoire. Désigne le nombre de cycles d'horloge nécessaires entre l'envoi de la commande de lecture et l'arrivée des données désirées.

    Deuxième chiffre: RAS Precharge Time: Nombre de cycles d'horloge nécessaires pour deux accès à une même ligne.

    Troisième chiffre: RAS to CAS: Nombre de cycles d'horloge nécessaires pour un accès d'une ligne à une colonne.

    Quatrième chiffre: RAS Active Time: Nombre de cycles d'horloge nécessaires pour un accès à une ligne.



    Algorithmes de correction d'erreurs

    Le contrôle de parité consiste à effectuer la somme des bits de données et à vérifier leur parité, c'est à dire si cette somme est paire ou non. Cela permet de détecter les erreurs.

    Le barrette ECC contiennent un algorithme de détection de correction d'erreurs. Elles ne sont habituellement pas utilisées sur les stations de travail, mais uniquement sur les serveurs.



    Mémoire FPM

    La mémoire FPM (Fast Page Mode) fonctionne à la vitesse d'accès de 70 à 80 nanosecondes. Sa vitesse de fonctionnement est de 25 à 33 MHz. Sa particularité est un accès acceléré pour extraire les données se trouvant sur une même ligne ou colonne. Le système doit localiser qu'une fois le numéro de ligne ou colonne où se trouvent les données désirées. Par la suite, il est nécessaire d'activer uniquement le numéro de ligne ou de colonne qui correspond aux données suivantes. La mémoire FPM n'est plus utilisée de nos jours. Autrefois, elle se présentait sous la forme de barrettes SIMM30 et SIMM 72.



    Mémoire EDO

    EDO signifie "Extended Date Output". Ce type de mémoire est plus rapide que la mémoire de type FPM. La mémoire EDO offre un accès de 50 à 60 nanosecondes, et une fréquence de fonctionnement de 33 à 50 MHz. Le mode Page rapide (Fast Page Mode) est bien entendu repris par ce type de mémoire. La mémoire EDO est accessible durant les temps de rafraîchissement, ce qui était impossible avec la mémoire FPM, et qui augmente sa rapidité. La mémoire EDO à la capacité d'enregistrer les derniers emplacements où le processeur a accédé. La mémoire EDO n'est plus utilisée de nos jours, car elle était limitée à une fréquence maximale de 66 MHz. Aujourd'hui, cette fréquence est dépassée. La mémoire EDO se présentait sous la forme de barrette SIMM 30 ou SIMM 72.



    Mémoire BEDO

    La mémoire BEDO (Burst Extended Data Output) est une variante du type EDO. La principale différence avec cette dernière est que le type BEDO permet l'envoi et la lecture de données en "rafale", c'est à dire par paquet ininterrompu le long du bus. La mémoire BEDO se présentait sous la forme DIMM conventionnelle. Elle n'est plus utilisée aujourd'hui car sa fréquence maximale était de 66 MHz.



    Mémoire SDRAM

    SRAM signifie "Synchronous Dynamic RAM". Sa particularité est, comme son nom l'indique, d'être sychronisée avec la fréquence de la carte mère, ce qui a pour but d'éliminer les délais d'attente au processeur. Un délai d'attente est le temps requis pour synchroniser les échanges avec la fréquence propre de la mémoire. Comme mentionné plus haut, la mémoire SDRAM supprime ces temps d'attente, avec sa capacité de synchronisation. La mémoire SDRAM peut fonctionner à des fréquence élevées, actuellement à 100 et 800 MHz. Elle se présente sous la forme d'une barrettes DIMM classique.



    DDR et DDR2 (Double Data Rate)

    La mémoire DDR reprend les mêmes caractéristique que la SDRAM. Comme pour les autres types de RAM, l'écriture et la lecture en mémoire sont coordonnées par une fréquence d'horloge (clock). La DDR effectue ces opérations de lecture et d'écriture sur le front montant uniquement. La DDR2 effectue ces mêmes opérations sur les fronts montants et descendants, comme illustré. La lecture et l'écriture s'effectue à l'aide de deux canaux distincts.



    Lecture et écriture des types DDR et DDR2

    La mémoire DDR est alimentée par une tension de 2,5V. La DDR2 est alimentée par une tension de 1,8V. La notation du type DDR est, par exemple, PC6400, PC4400, etc, ou la valeur désigne le débit théorique en Mo par seconde. Pour le type DDR2, cette notation est PC2-6400, PC2-5400, etc.



    Mémoire DDR3

    La DDR3 est conçue avec des transistors à deux grilles. Elle nécessite 40% moins de courant que la DDR2, et est alimentée avec une tension de 1,5V. Avec ce type de RAM, le débit théorique peut dépasser 10Go par seconde. Les temps de latences ne sont néanmoins pas améliorés. Les cycles sont de 7-7-7. Comme la DDR2, la DDR3 possède 240 contacts. Elles sont toutefois incompatibles entre elles. Une barrette de DDR2 ne peut pas être insérée dans un connecteur prévu pour une barrette de DDR3 et vice-versa. Hormis cette différence, leur apparence physique est la même. La DDR3 graphique et est appelée GDDR3.
    Le type PC3-10600 est cadencé à 533 MHz et permet un débit théorique de 8,53Go par seconde. Un débit supérieur à 10Go par seconde peut être obtenu avec la DDR3 PC3-10600 cadencé à 667MHz. Equipé de puces DDR3-1066, le débit atteint est de 10,66Go par seconde.



    Mémoire DRDRAM

    DRDRAM signifie "Direct Rambus DRAM". Il s'agit d'un type de mémoire inventé par la société américaine Rambus. Ce type de mémoire présente des caractéristiques différentes des types de mémoire qui l'ont précédé. Le bus de mémoire qu'utilise la DRDRAM est de 16 bits. Les ordinateurs actuels utilisent un bus de mémoire de 64 bits. Le bus de mémoire qu'utilise la DRDRAM est donc bien plus étroit, et sa fréquence est très élevée: elle atteint 800 MHz. La mémoire DRDRAM a une bande passante théorique de 1,6 Go/sec., soit le double de ce que permet la mémoire SDRAM. La mémoire DRDRAM est vendue en format RIMM, qui est physiquement semblable au format DIMM.



    CMOS RAM

    Ce type de mémoire est utilisé pour que la configuration du BIOS ne soit pas perdue. En d'autres termes, toutes les données du BIOS configurées par l'utilisateur sont retenues par ce type de mémoire. Elle est généralement alimentée par une pile AA visible sur la carte mère. La durée de vie de cette pile est d'environ trois ans. Lorsque cette pile est déchargée, un message apparaît au démarrage de l'ordinateur, demandant d'entrer la date et l'heure. Cette donnée n'a donc pas été conservée et signifie que la pile est déchargée. Lorsqu'un message de ce type apparaît, il est nécessaire de remplacer la pile.



    Mémoire graphique

    La mémoire graphique est utilisée sur les cartes graphiques. Elle ne se présente pas sous la formes de barrettes à insérer, mais en circuits intégrés directement soudés à la carte graphique. La mémoire utilisée dans les cartes graphiques n'est pas la même que les types de mémoire décrits plus haut. La mémoire graphique doit obligatoirement permettre la lecture et l'écriture simultanées, ce que la mémoire DRAM classique ne permet pas. La mémoire graphique reçoit les informations à stocker du processeur graphiques. Celles-ci sont constament lues par le RAMDAC (convertisseur numérique-analogique), pour les afficher à l'écran. C'est pour cette raison que la mémoire graphique doit être capable de lire et d'écrire simultanément.



    Mémoire VRAM

    La mémoire VRAM (video RAM) est spécifiquement conçue pour être utilisée sur les cartes graphiques. Plus rapide que la mémoire DRAM classique, sa fréquence atteint 80 MHz et son temps d'accès est de 20 à 25 ns. Contrairement à la DRAM, elle permet la lecture et l'écriture simultanées.



    Mémoire WRAM

    La mémoire WRAM est une amélioration de la VRAM. La bande passante est améliorée de 25%. Les transferts en mémoire sont plus rapides. Elle permet évidemment la lecture et l'écriture simultanées.



    Mémoire SGRAM

    La mémoire SGRAM ("Synchronous Graphic RAM") est une adaptation de la SDRAM à un usage graphique. Elle ne permet pas la lecture et l'écriture simultanées. En revanche, elle permet la récupération et modification de données par blocs entiers (mode "rafales").



    Mémoire cache

    La mémoire cache équipe tous les types de périphériques: disques durs, imprimantes, processeurs... Elle est faite de faibles quantités de SRAM (de quelques Ko à à plusieurs Mo). Elle sert de mémoire propre au périphérique. En d'autre termes, le périphérique concerné pourra stocker des informations dans sa mémoire cache plutot que de stocker les données dans la mémoire centrale. Avec ce procédé, nous gagnons un temps précieux. La mémoire SRAM est utilisée dans les mémoires cache, car elle est bien plus rapide que la mémoire DRAM classique. La mémoire cache est divisée en plusieurs niveaux: L1, et L2, comme "level 1" et "level 2". La mémoire cache de niveau 1 est directement intégrée dans le circuit du processeur. Le premier processeur doté de cette fonctionnalité était le 486 qui possédait 8 Ko de mémoire cache. La mémoire cache de niveau 2 est intégrée dans le boîtier du processeur ou directement sur la carte mère. Comme la mémoire cache de niveau 1, elle est constituée de petites quantitées de SRAM. Son temps d'accès est très réduit, de 5 à 15 ns.



    Async SRAM

    La mémoire cache Async SRAM a servi à équiper les cache de second niveau des 386 et 486. Son temps d'accès est très réduit, de 12 à 20 ns. Malgré cela, il s'agit d'un type de mémoire asynchrone, et un délai d'attente est donc provoqué. Sa fréquence optimale était de 33 MHz, ce qui est dépassé aujourd'hui. La mémoire Async SRAM n'est plus utilisée de nos jours.



    Sync SRAM

    La mémoire Sync SRAM est une amélioration de la mémoire Async SRAM. Comme son nom l'indique, la mémoire Sync SRAM est sychrone, et les délais d'attente sont donc supprimés. Son temps d'accès est plus réduit que celui de la mémoire Async RAM. Il est va de 8 à 12 ns. Limitée à 66 MHz, la mémoire Sync SRAM n'est plus utilisée aujourd'hui.



    Mémoire PBS

    PBS signifie "Pipelined synchronous Burst SRAM". Il s'agit d'une mémoire synchrone, fonctionnant à des fréquences supérieures à 66 MHz. Son temps d'accès est très réduit, de 4,5 è 8 ns. La particularité de ce type de mémoire est qu'il permet la lecture ou l'écriture en mémoire sans attendre que l'accès précédent sois achevé. Ce type de mémoire reprend bien sur le mode "rafale".



    Brochage

    Le tableau ci-dessous montre le rôle de chaque contact présent sur une barrette SIMM30. Bien que ce type de mémoire n'est plus utilisé aujourd'hui, observer ce tableau reste un excellent moyen de comprendre la nature des informations qui transitent vers la mémoire RAM. Ce type de mémoire est relativement simple comparé aux autres types de RAM plus récents.

    Contact Désignation Description
    1 VCC +5V
    2 /CAS Sélection des colonnes
    3 DQ0 Bit de données 0
    4 A0 Adresse 0
    5 A1 Adresse 1
    6 DQ1 Bit de données 1
    7 A2 Adresse 2
    8 A3 Adresse 3
    9 GND Masse
    10 DQ2 Bit de données 2
    11 A4 Adresse 4
    12 A5 Adresse 5
    13 DQ3 Bit de données 3
    14 A6 Adresse 6
    15 A7 Adresse 7
    16 DQ4 Bit de données 4
    17 A8 Adresse 8
    18 A9 Adresse 9
    19 A10 Adresse 10
    20 DQ5 Bit de données 5
    21 /WE Autorisation d'écriture
    22 GND Masse
    23 DQ6 Bit de données 6
    24 n/c Non connecté
    25 DQ7 Bit de données 7
    26 QP Sortie de parité
    27 /RAS Sélection des lignes
    28 /CASP Sélection des colonnes (parité)
    29 DP Entrée de parité
    30 VCC +5V


    Le tableau ci-dessous montre le rôle de chaque contact présent sur une barrette SIMM72. Remarquez que ce type de RAM, aujourd'hui obsolète, est bien plus compliqué que la mémoire utilisant les barrettes SIMM30 examinée précédement.

    Contact Désignation Description
    1 VSS Masse
    2 DQ0 Bit de données 0
    3 DQ18 Bit de données 18
    4 DQ1 Bit de données 1
    5 DQ19 Bit de données 19
    6 DQ2 Bit de données 2
    7 DQ20 Bit de données 20
    8 DQ3 Bit de données 3
    9 DQ21 Bit de données 21
    10 VCC Tension +5V
    11 Non utilisé Non utilisé
    12 A0 Adresse 0
    13 A1 Adresse 1
    14 A2 Adresse 2
    15 A3 Adresse 3
    16 A4 Adresse 4
    17 A5 Adresse 5
    18 A6 Adresse 6
    19 A10 Adresse 10
    20 DQ4 Bit de données 4
    21 DQ22 Bit de données 22
    22 DQ5 Bit de données 5
    23 DQ23 Bit de données 23
    24 DQ6 Bit de données 6
    25 DQ24 Bit de données 24
    26 DQ7 Bit de données 7
    27 DQ25 Bit de données 25
    28 A7 Adresse 7
    29 A11 Adresse 11
    30 VCC Tension +5V
    31 A8 Adresse 8
    32 A9 Adresse 9
    33 /RAS3 Sélection de rangées 3
    34 /RAS2 Sélection de rangées 2
    35 Non utilisé ou PQ 26 si le module est avec parité Bit de données 26 (parité 3)
    36 Non utilisé ou PQ 8 si le module est avec parité Bit de données 8 (parité 1)
    37 Non utilisé ou PQ 17 si le module est avec parité Bit de données 17 (parité 2)
    38 Non utilisé ou PQ 35 si le module est avec parité Bit de données 35 (parité 4)
    39 VSS Masse
    40 /CAS0 Sélection de colonnes 0
    41 /CAS2 Sélection de colonnes 2
    42 /CAS3 Sélection de colonnes 3
    43 /CAS1 Sélection de colonnes 1
    44 /RAS0 Sélection de rangées 0
    45 /RAS1 Sélection de rangées 1
    46 Non utilisé Non utilisé
    47 /WE Autorisation d'écriture
    48 Non utilisé Non utilisé
    49 DQ9 Bit de données 9
    50 DQ27 Bit de données 27
    51 DQ10 Bit de données 10
    52 DQ28 Bit de données 28
    53 DQ11 Bit de données 11
    54 DQ29 Bit de données 29
    55 DQ12 Bit de données 12
    56 DQ30 Bit de données 30
    57 DQ13 Bit de données 13
    58 DQ31 Bit de données 31
    59 VCC Tension +5V
    60 DQ32 Bit de données 32
    61 DQ14 Bit de données 14
    62 DQ33 Bit de données 33
    63 DQ15 Bit de données 15
    64 DQ34 Bit de données 34
    65 DQ16 Bit de données 16
    66 Non utilisé Non utilisé
    67 PD1 Détection de présence 1
    68 PD2 Détection de présence 2
    69 PD3 Détection de présence 3
    70 PD4 Détection de présence 4
    71 Non utilisé Non utilisé
    72 VSS Masse





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