Mémoire informatique
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Depuis les débuts de l'électricité les phénomènes électriques étant généralement très rapides à l'échelle humaine, les ingénieurs ont cherché à conserver certaines informations pendant un temps suffisant afin de les analyser.

Une multitude de systèmes ont vu le jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil éclairent le ciel. Son début (par rapport à...): Le plus courant, le condensateur (Un condensateur est un composant électronique ou électrique dont l'intérêt de base est de pouvoir recevoir et rendre une charge électrique, dont la...) se comporte comme un accumulateur d'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.), il est capable de conserver pendant un temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) certain une quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire, vecteur, nombre d’objets ou d’une autre manière de dénommer la valeur d’une collection ou un groupe de choses.) d'énergie électrique (Un apport d'énergie électrique à un système électrotechnique est nécessaire pour qu'il effectue un travail : déplacer une charge, fournir de la lumière, calculer. Ce travail est...). Une mémoire (D'une manière générale, la mémoire est le stockage de l'information. C'est aussi le souvenir d'une information.) est un système électrotechnique (Étymologiquement l'électrotechnique désigne l'étude des applications techniques de l'électricité. En réalité, l'électrotechnique regroupe les disciplines traitant l'électricité en tant qu'énergie. On peut citer la...) destiné à conserver pendant un certain temps un signal ( Termes généraux Un signal est un message simplifié et généralement codé. Il existe sous forme d'objets ayant des formes particulières. Les signaux lumineux sont employés...).

L'électronique numérique (Une information numérique (en anglais « digital ») est une information ayant été quantifiée et échantillonnée, par opposition à une information dite « analogique » qui est...) et l'informatique (L´informatique - contraction d´information et automatique - est le domaine d'activité scientifique, technique et industriel en rapport avec le traitement...) ont décuplé les besoins de mémorisation (D'une manière générale, la mémoire est le stockage de l'information. C'est aussi le souvenir d'une information.) des signaux.

En informatique, la mémoire est la structure indispensable au fonctionnement d'un système informatique, au même titre que le processeur (Le processeur, ou CPU (de l'anglais Central Processing Unit, « Unité centrale de traitement »), est le composant de l'ordinateur qui exécute les programmes informatiques. Avec la mémoire...). Cette structure fait appel aux technologies permettant de conserver fidèlement des données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.) sous forme numérique.

Fonction de la mémoire

En électronique numérique, qui est la base de l'informatique, on cherche à mémoriser une information la plus simple possible, généralement cela se limite au système binaire (Le système binaire est un système de numération utilisant la base 2. On nomme couramment bit (de l'anglais binary digit, soit « chiffre binaire ») les chiffres de la...), qui se contente de la présence ou non d'information.

Différentes technologies

Condensateur

Les condensateurs ont comme première propriété de stocker l'énergie électrique. Ils ont été très tôt utilisés comme mémoire, mais leur faibles performances les ont cantonnés longtemps à des rôles subalternes de filtrage.

Une carte mémoire RAM de 4 Mo pour ordinateur VAX 8600 (circa 1986).
Une carte mémoire RAM de 4 Mo pour ordinateur (Un ordinateur est une machine dotée d'une unité de traitement lui permettant d'exécuter des programmes enregistrés. C'est un ensemble de...) VAX 8600 (circa 1986).

Depuis les progrès de la micro électronique, c'est la capacité de microscopiques condensateurs organisés en trames, agencés et gérés au sein de puces électroniques qui sert de mémoire numérique rapide pour les ordinateur modernes. Ces circuits intégrés spécialisés se nomment mémoire dynamique (Le mot dynamique est souvent employé désigner ou qualifier ce qui est relatif au mouvement. Il peut être employé comme :) ou DRAM (La drachme est une unité ancienne de masse, utilisée depuis l'Antiquité.). Le gros défaut est dû à la taille des condensateurs : ils sont tellement minuscules que l'information ne peut être conservée intacte que quelques fractions de seconde ( Seconde est le féminin de l'adjectif second, qui vient immédiatement après le premier ou qui s'ajoute à quelque chose de nature identique. La seconde...). Il faut donc en permanence rafraîchir les informations, ce qui nécessite des circuits annexes

Une nouvelle génération[1]. de de mémoire RAM pourrait combiner les avantages de la DRAM actuelle (densité d’intégration) et de la SRAM (non-volatilité) et améliorer radicalement les performances de ces deux technologies. Améliorer la performance des mémoires électroniques (i.e. mémoire à semi-conducteurs), c’est réduire le nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) d’électrons nécessaires au stockage d’un bit d’information. Le but ultime est donc la mémoire mono-électronique qui n'utiliserait qu'un électron (L'électron est une particule élémentaire de la famille des leptons, et possèdant une charge électrique élémentaire de signe négatif. C'est un des...) (ou quelques électrons) à la place de près d'un demi-million nécessaires aujourd'hui au stockage d'un bit élémentaire d'information.

Électromécanique (L'électromécanique est l'association des technologies de l'électricité et de la mécanique.)

Les systèmes électromécaniques à base de relais ont été parmi les premiers systèmes fiables destinés à mémoriser des informations.

Depuis, de multiple systèmes électromécaniques sont capables d'enregistrer sous forme magnétique ou optique (L'optique est la branche de la physique qui traite de la lumière, du rayonnement électromagnétique et de ses relations avec la vision.) des données en grande quantité : Disque dur (Un disque dur est une mémoire de masse magnétique utilisée principalement dans les ordinateurs, mais également dans des baladeurs numériques, des...), Disquette (Une disquette est un support de stockage de données informatiques amovible. La disquette est aussi appelée disque souple (floppy disk en anglais) en raison de la souplesse de son support et...), DAT, CD ROM, DVD (Le DVD officiellement Digital Versatile Disc - même si d'autres dénominations sont employées - est un disque optique numérique exploité pour la sauvegarde et le stockage de...).

Tore (Le terme tore a essentiellement deux acceptions distinctes, suivant les usages :) magnétique

La technique du tore magnétique utilisait la capacité d'un bobinage sur tore de ferrite à conserver une information électrique binaire. Associé à une gestion électronique, les ordinateurs avaient accès à un système mémoire performant, quoique que quelque peu encombrant par rapport à celui de la mémoire dynamique. Il présente par contre un énorme avantage, depuis quelque décennies, grâce à la diminution de la consommation ; ce type de circuit peut conserver ces informations pendant plusieurs années grâce à l'incorporation dans le circuit intégré (Le circuit intégré (CI), aussi appelé puce électronique, est un composant électronique reproduisant une ou plusieurs fonctions électroniques plus ou moins complexes, intégrant souvent plusieurs types de composants électroniques de...) de pile électrique (Une pile électrique (ou plus simplement pile) est un dispositif électrochimique transformant l'énergie d'une réaction chimique en énergie électrique. Dans une...) fournissant un énergie de sauvegarde (En informatique, la sauvegarde (backup en anglais) est l'opération qui consiste à dupliquer et à mettre en sécurité les données contenues dans un système informatique.).

Fonctionnement des mémoires

Types de Mémoire
RAM et ROM
Volatiles
  • DRAM
  • eDRAM
  • SRAM
  • 1T-SRAM
  • À venir
    • Z-RAM
Non-Volatiles
  • ROM
    • PROM
    • EPROM
    • EEPROM
  • À venir
    • FeRAM
    • MRAM
    • NRAM
    • PRAM

Différentes fonctions de la mémoire

Les mémoires peuvent se diviser en plusieurs familles suivant leurs fonctions :

  • La mémoire-registre est intégrée au processeur. Ce type de mémoire est très rapide mais aussi très cher et est donc réservée à une très faible quantité de données.
  • La mémoire vive (La mémoire vive, mémoire système ou mémoire volatile, aussi appelée RAM de l'anglais Random Access Memory (que l'on traduit en français par 'mémoire...) permet au processeur et aux contrôleurs annexes de stocker de façon temporaire les données indispensables à leur fonctionnement mais néanmoins d'une façon moins dépendante du microprocesseur.
  • La mémoire morte fournit à ces mêmes composants informatiques les données invariables (programmes et données) nécessaires à leur démarrage et, par la suite, à leur fonctionnement, en les stockant de manière inaltérable.
  • La mémoire de masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et...) constitue le moyen d'archiver les données avant et après leur traitement informatique ; ce type de mémoire est généralement le plus lent des trois mais il offre le meilleur rapport coût / quantité de stockage de données.

Une mémoire est dites rémanente quant l'extinction (D'une manière générale, le mot extinction désigne une action consistant à éteindre quelque chose. Plus particulièrement on retrouve ce terme dans...) temporaire du système n'en détruit pas le contenu. Cette mémoire n'est pas toujours géré comme un système de fichier ( Un fichier est un endroit où sont rangées des fiches. Cela peut-être un meuble, une pièce, un bâtiment, une base de données informatique. Par exemple : ...) et est parfois intégrée dans le même espace logique (La logique (du grec logikê, dérivé de logos (λόγος), terme inventé par Xénocrate signifiant à la fois raison, langage, et raisonnement)...) que la mémoire vive, comme dans le cas des téléphones portables mais aussi dans "un certains systèmes d'exploitations très précis dont l'étude a fait l'objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans un espace à trois dimensions, qui a une fonction...) d'un examen complet du Selor (organisme de recrutement fédéral belge) et qui fut LE PREMIER à proposer un adressage virtuel et dans lequel les disques durs apparaissaient comme de la mémoire vive".

Les écoles d'informatiques insistent d'avantages sur la notion de bus d'adresse (Les adresses forment une notion importante en communication, elles permettent à une entité de s'adresser à une autre parmi un ensemble d'entités. Pour...) et de bus de données (Un bus de données est un bus informatique dédié au transfert des données au sein de l'ordinateur.) (notion d'adressage mémoire) qui ne s'applique pas de la même façon aux mémoires de masse.

La mémoire et les systèmes d'exploitation

Les mémoires peuvent être vue (La vue est le sens qui permet d'observer et d'analyser l'environnement par la réception et l'interprétation des rayonnements lumineux.) comme une continuité (En mathématiques, la continuité est une propriété topologique d'une fonction. En première approche, une fonction est continue si, à des variations infinitésimales de la...) de la plus rapide et la plus chère à la mémoire la moins rapide et la moins chère[2].

  • Registres du processeur,
  • Mémoire cache,
  • Mémoire usage (L’usage est l'action de se servir de quelque chose.) général,
  • Mémoire de stockage.

Hiérarchie de mémoire

L'accès mémoire, l'efficacité du cache et les transferts entre les différents niveaux de la hiérarchie de la mémoire deviennent une limite importante de la rapidité de la machine. Le processeur peut se retrouver à attendre que les transferts de mémoire s'accomplissent.

Mémoire de PC en barrettes

Les différentes mémoires se distinguent principalement par :

  • Le temps d'accès (ou le temps mis par le système pour accéder ou pour écrire les données)
  • Le prix ;
  • La capacité à être modifié (écriture et réécriture) ;
  • L'encombrement ;
  • La consommation électrique ;
  • Le temps de conservation de données.

Caractéristiques des mémoires informatiques :

  • Adresse : valeur numérique désignant un élément physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la « science de la nature ». Dans un sens général et ancien, la...) de mémoire.
  • Capacité ou taille de la mémoire : quantité d’informations qu’elle peut contenir. On peut l’exprimer en fonction de nombre de bits, d'octets (ou bytes), ou de mots,
  • Temps d’accès : temps qui s’écoule entre une demande de lecture ou d’écriture et son accomplissement.
  • Cycle mémoire : temps minimum entre deux accès consécutifs plus long que le temps d’accès, car le bon fonctionnement de la mémoire nécessite quelques opérations de maintien, de stabilisation de signaux….
  • Débit : nombre d’octets ou bits pouvant être lus ou écrits par secondes (exemple 12 Mo/s).
  • Volatilité : perte ou non du contenu, une mémoire volatile perd son contenu lorsqu’on coupe le courant. (RAM : volatile, si l’on coupe le courant tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) est aussitôt perdu ; bande magnétique : perte après 5 ans).
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