les composants d ordinateur
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les composants d ordinateur
من طرف Admin الجمعة نوفمبر 11, 2011 7:14 pm
Présentation :
L ordinateur devint sans doute un moyen de notre époque qui ne le pouvons pas ignorer dans le domaine de l étude et l éducation et aussi il devint utilisable dans les domaine de la vie .
Et pour pouvons utiliser cet moyen correctement et sans faut nous devons connaitre ses composants et ses périphériques pour que nous organisions notre travaux.
Les composants de l ordinateur :
L'unité centrale :
A l'intérieur du boîtier, ou tour, se trouve une grande plaque recouverte de circuits électroniques : c'est la carte mère. Elle permet de faire communiquer les différentscomposants.
Présentation de la carte mère :
L'élément constitutif principal de l'ordinateur est la carte mère (en anglais « mainboard » ou « motherboard », parfois abrégé en « mobo »). La carte mère est le socle permettant la connexion de l'ensemble des éléments essentiels de l'ordinateur.
Comme son nom l'indique, la carte mère est une carte maîtresse, prenant la forme d'un grand circuit imprimé possédant notamment des connecteurs pour les cartes d'extension, les barrettes de mémoires, le processeur, etc.
Caractéristiques :
Il existe plusieurs façons de caractériser une carte mère, notamment selon les caractéristiques suivantes :
* le facteur d'encombrement,
* le chipset,
* le type de support de processeur,
* les connecteurs d'entrée-sortie.
Facteur d'encombrement d'une carte mère :
On désigne généralement par le terme « facteur d'encombrement » (ou facteur de forme, en anglais form factor), la géométrie, les dimensions, l'agencement et les caractéristiques électriques de la carte mère. Afin de fournir des cartes mères pouvant s'adapter dans différents boîtiers de marques différentes, des standards ont été mis au point :
_ AT baby / AT full format est un format utilisé sur les premiers ordinateurs PC du type 386 ou 486. Ce format a été remplacé par le format ATX possédant une forme plus propice à la circulation de l'air et rendant l'accès aux composants plus pratique ;
_ ATX: Le format ATX est une évolution du format Baby-AT. Il s'agit d'un format étudié pour améliorer l'ergonomie. Ainsi la disposition des connecteurs sur une carte mère ATX est prévue de manière à optimiser le branchement des périphériques (les connecteurs IDE sont par exemple situés du côté des disques). D'autre part, les composants de la carte mère sont orientés parallèlement, de manière à permettre une meilleure évacuation de la chaleur
ATX standard: Le format ATX standard présente des dimensions classiques de 305x244 mm. Il propose un connecteur AGP et 6 connecteurs PCI.
micro-ATX: Le format microATX est une évolution du format ATX, permettant d'en garder les principaux avantages tout en proposant un format de plus petite dimension (244x244 mm), avec un coût réduit. Le format micro-ATX propose un connecteur AGP et 3 connecteurs PCI.
Flex-ATX : Le format FlexATX est une extension du format microATX afin d'offrir une certaine flexibilité aux constructeurs pour le design de leurs ordinateurs. Il propose un connecteur AGP et 2 connecteurs PCI.
mini-ATX : Le format miniATX est un format compact alternatif au format microATX (284x208 mm), proposant un connecteur AGP et 4 connecteurs PCI au lieu des 3 du format microATX. Il est principalement destiné aux ordinateurs de type mini-PC (barebone).
_ BTX : Le format BTX (Balanced Technology eXtended), porté par la société Intel, est un format prévu pour apporter quelques améliorations de l'agencement des composants afin d'optimiser la circulation de l'air et de permettre une optimisation acoustique et thermique. Les différents connecteurs (connecteurs de mémoire, connecteurs d'extension) sont ainsi alignés parallèlement, dans le sens de circulation de l'air. Par ailleurs le microprocesseur est situé à l'avant du boîtier au niveau des entrées d'aération, où l'air est le plus frais. Le connecteur d'alimentation BTX est le même que celui des alimentations ATX. Le standard BTX définit trois formats :
* BTX standard, présentant des dimensions standard de 325x267 mm ;
* micro-BTX, de dimensions réduites (264x267 mm) ;
* pico-BTX, de dimensions extrêmement réduites (203x267 mm).
_ ITX: Le format ITX (Information Technology eXtended), porté par la société Via, est un format extrêmement compact prévu pour des configurations exigûes telles que les mini-PC. Il existe deux principaux formats ITX :
* mini-ITX, avec des dimensions minuscules (170x170 mm) est un emplacement PCI
* nano-ITX, avec des dimensions extrêmement minuscules (120x120 mm) et un emplacement miniPCI.
Ainsi, du choix d'une carte mère (et de son facteur de forme) dépend le choix du boîtier. Le tableau ci-dessous récapitule les caractéristiques des différents facteurs de forme :
Facteur de forme
Dimensions
Emplacements
ATX
305 mm x 244 mm
AGP / 6 PCI
microATX
244 mm x 244 mm
AGP / 3 PCI
FlexATX
229 mm x 191 mm
AGP / 2 PCI
Mini ATX
284 mm x 208 mm
AGP / 4 PCI
Mini ITX
170 mm x 170 mm
1 PCI
Nano ITX
120 mm x 120 mm
1 MiniPCI
BTX
325 mm x 267 mm
7
microBTX
264 mm x 267 mm
4
picoBTX
203 mm x 267 mm
1
Composants intégrés :
La carte mère contient un certain nombre d'éléments embarqués, c'est-à-dire intégrés sur son circuit imprimé :
* Le chipset, circuit qui contrôle la majorité des ressources (interface de bus du processeur, mémoire cache et mémoire vive, slots d'extension,...),
* L'horloge et la pile du CMOS,
* Le BIOS,
* Le bus système et les bus d'extension.
En outre, les cartes mères récentes embarquent généralement un certain nombre de périphériques multimédia et réseau pouvant être désactivés :
* carte réseau intégrée ;
* carte graphique intégrée ;
* carte son intégrée ;
* contrôleurs de disques durs évolués.
Le chipset :
Le chipset (traduisez jeu de composants ou jeu de circuits) est un circuit électronique chargé de coordonner les échanges de données entre les divers composants de l'ordinateur (processeur, mémoire...). Dans la mesure où le chipset est intégré à la carte mère, il est important de choisir une carte mère intégrant un chipset récent afin de maximiser les possibilités d'évolutivité de l'ordinateur.
Certains chipsets intègrent parfois une puce graphique ou une puce audio, ce qui signifie qu'il n'est pas nécessaire d'installer une carte graphique ou une carte son. Il est toutefois parfois conseillé de les désactiver (lorsque cela est possible) dans le setup du BIOS et d'installer des cartes d'extension de qualité dans les emplacements prévus à cet effet.
L'horloge et la pile du CMOS :
L'horloge temps réel (notée RTC, pour Real Time Clock) est un circuit chargé de la synchronisation des signaux du système. Elle est constituée d'un cristal qui, en vibrant, donne des impulsions (appelés tops d'horloge) afin de cadencer le système. On appelle fréquence de l'horloge (exprimée en MHz) le nombre de vibrations du cristal par seconde, c'est-à-dire le nombre de tops d'horloge émis par seconde. Plus la fréquence est élevée, plus le système peut traiter d'informations.
Lorsque l'ordinateur est mis hors tension, l'alimentation cesse de fournir du courant à la carte mère. Or, lorsque l'ordinateur est rebranché, le système est toujours à l'heure. Un circuit électronique, appelé CMOS (Complementary Metal-Oxyde Semiconductor, parfois appelé BIOS CMOS), conserve en effet certaines informations sur le système, telles que l'heure, la date système et quelques paramètres essentiels du système.
Le CMOS est continuellement alimenté par une pile (au format pile bouton) ou une batterie située sur la carte mère. Ainsi, les informations sur le matériel installé dans l'ordinateur (comme par exemple le nombre de pistes, de secteurs de chaque disque dur) sont conservées dans le CMOS. Dans la mesure où le CMOS est une mémoire lente, certains systèmes recopient parfois le contenu du CMOS dans la RAM (mémoire rapide), le terme de « memory shadow » est employé pour décrire ce processus de copie en mémoire vive.
Le « complémentary metal-oxyde semiconductor », est une technologie de fabrication de transistors, précédée de bien d'autres, telles que la TTL (« Transistor-transistor-logique »), la TTLS (TTL Schottky) (plus rapide), ou encore le NMOS (canal négatif) et le PMOS (canal positif).
Le CMOS a permis de mettre des canaux complémentaires sur une même puce. Par rapport à la TTL ou TTLS, le CMOS est beaucoup moins rapide, mais a consomme en revanche infiniment moins d'énergie, d'où son emploi dans les horloges d'ordinateurs, qui sont alimentées par des piles. Le terme de CMOS est parfois utilisé à tort pour désigner l'horloge des ordinateurs.
Lorsque l'heure du système est régulièrement réinitialisée, ou que l'horloge prend du retard, il suffit généralement d'en changer la pile !
Le BIOS :
Le BIOS (Basic Input/Output System) est le programme basique servant d'interface entre le système d'exploitation et la carte mère. Le BIOS est stocké dans une ROM (mémoire morte, c'est-à-dire une mémoire en lecture seule), ainsi il utilise les données contenues dans le CMOS pour connaître la configuration matérielle du système.
Il est possible de configurer le BIOS grâce à une interface (nommée BIOS setup, traduisez configuration du BIOS) accessible au démarrage de l'ordinateur par simple pression d'une touche (généralement la touche Suppr. En réalité le setup du BIOS sert uniquement d'interface pour la configuration, les données sont stockées dans le CMOS. Pour plus d'informations n'hésitez pas à vous reporter au manuel de votre carte mère).
Le support de processeur :
Le processeur (aussi appelé microprocesseur) est le cerveau de l'ordinateur. Il exécute les instructions des programmes grâce à un jeu d'instructions. Le processeur est caractérisé par sa fréquence, c'est-à-dire la cadence à laquelle il exécute les instructions. Ainsi, un processeur cadencé à 800 MHz effectuera grossièrement 800 millions d'opérations par seconde.
La carte mère possède un emplacement (parfois plusieurs dans le cas de cartes mères multi-processeurs) pour accueillir le processeur, appelé support de processeur. On distingue deux catégories de supports :
* Slot (en français fente) : il s'agit d'un connecteur rectangulaire dans lequel on enfiche le processeur verticalement
* Socket (en français embase) : il s'agit d'un connecteur carré possédant un grand nombre de petits connecteurs sur lequel le processeur vient directement s'enficher
Au sein de ces deux grandes familles, il existe des version différentes du support, selon le type de processeur. Il est essentiel, quel que soit le support, de brancher délicatement le processeur afin de ne tordre aucune de ses broches (il en compte plusieurs centaines). Afin de faciliter son insertion, un support appelé
ZIF (Zero Insertion Force, traduisez force d'insertion nulle) a été créé. Les supports ZIF possèdent une petite manette, qui, lorsqu'elle est levée, permet l'insertion du processeur sans aucune pression et, lorsqu'elle est rabaissée, maintient le processeur sur son support.
Le processeur possède généralement un détrompeur, matérialisé par un coin tronqué ou une marque de couleur, devant être aligné avec la marque correspondante sur le support.
Dans la mesure où le processeur rayonne thermiquement, il est nécessaire d'en dissiper la chaleur pour éviter que ses circuits ne fondent. C'est la raison pour laquelle il est généralement surmonté d'un dissipateur thermique (appelé parfois refroidisseur ou radiateur), composé d'un métal ayant une bonne conduction thermique (cuivre ou aluminium), chargé d'augmenter la surface d'échange thermique du microprocesseur. Le dissipateur thermique comporte une base en contact avec le processeur et des ailettes afin d'augmenter la surface d'échange thermique. Un ventilateur accompagne généralement le dissipateur pour améliorer la circulation de l'air autour du dissipateur et améliorer l'échange de chaleur. Le terme « ventirad » est ainsi parfois utilisé pour désigner l'ensemble Ventilateur + Radiateur. C'est le ventilateur du boîtier qui est chargé d'extraire l'air chaud du boîtier et permettre à l'air frais provenant de l'extérieur d'y entrer. Pour éviter les bruits liés au ventilateur et améliorer la dissipation de chaleur, il est également possible d’utiliser un système de refroidissement à eau (dit watercooling).
Les connecteurs de mémoire vive (RAM) :
Lamémoire vive (RAM pour Random Access Memory) permet de stocker des informations pendant tout le temps de fonctionnement de l'ordinateur, son contenu est par contre détruit dès lors que l'ordinateur est éteint ou redémarré, contrairement à une mémoire de masse telle que le disque dur, capable de garder les informations même lorsqu'il est hors tension. On parle de « volatilité » pour désigner ce phénomène.
Pourquoi alors utiliser de la mémoire vive alors que les disques durs reviennent moins chers à capacité égale ? La réponse est que la mémoire vive est extrêmement rapide par comparaison aux périphériques de stockage de masse tels que le disque dur. Elle possède en effet un temps de réponse de l'ordre de quelques dizaines de nanosecondes (environ 70 pour la DRAM, 60 pour la RAM EDO, et 10 pour la SDRAM voire 6 ns sur les SDRam DDR) contre quelques millisecondes pour le disque dur.
La mémoire vive se présente sous la forme de barrettes qui se branchent sur les connecteurs de la carte mère.
Les connecteurs d'extension :
Les connecteurs d'extension (en anglais slots) sont des réceptacles dans lesquels il est possible d'insérer des cartes d'extension, c'est-à-dire des cartes offrant de nouvelles fonctionnalités ou de meilleures performances à l'ordinateur. Il existe plusieurs sortes de connecteurs :
* Connecteur ISA (Industry Standard Architecture) : permettant de connecter des cartes ISA, les plus lentes fonctionnant en 16-bit
* Connecteur VLB (Vesa Local Bus): Bus servant autrefois à connecter des cartes graphiques
* Connecteur PCI (Peripheral Component InterConnect) : permettant de connecter des cartes PCI, beaucoup plus rapides que les cartes ISA et fonctionnant en 32-bit
* Connecteur AGP (Accelerated Graphic Port): un connecteur rapide pour carte graphique.
* Connecteur PCI Express (Peripheral Component InterConnect Exress) : architecture de bus plus rapide que les bus AGP et PCI.
* Connecteur AMR (Audio Modem Riser): ce type de connecteur permet de brancher des mini-cartes sur les PC en étant équipés
Les connecteurs d'entrée-sortie :
La carte mère possède un certain nombre de connecteurs d'entrées-sorties regroupés sur le « panneau arrière ».
La plupart des cartes mères proposent les connecteurs suivants :
* Port série, permettant de connecter de vieux périphériques
* Port parallèle, permettant notamment de connecter de vieilles imprimantes
* Ports USB (1.1, bas débit, ou 2.0, haut débit), permettant de connecter des périphériques plus récents
* Connecteur RJ45 (appelés LAN ou port ethernet) permettant de connecter l'ordinateur à un réseau. Il correspond à une reseau.php3 carte réseau intégrée à la carte mère
* Connecteur VGA (appelé SUB-D15), permettant de connecter un écran. Ce connecteur correspond à la graphique.php3 carte graphique intégrée
* Prises audio (entrée Line-In, sortie Line-Out et microphone), permettant de connecter des enceintes acoustiques ou une chaîne hi fi, ainsi qu'un microphone. Ce connecteur correspond à la son.php3 carte son intégrée.
Les périphériques :
Un périphérique informatique est un composant de matériel informatiqueassurant lescommunications entre l'unité centrale de l'ordinateur et le monde extérieur.
Il existe trois types de périphériques :
* Les périphériques d'entrée, qui servent à entrer l'information dans l'ordinateur : Le clavier, la souris, les lecteurs (lecteurs CD, DVD, etc.) le joystick, le scanneur, la web-cam, le microphone, etc.
* Les périphériques de sortie, servant à faire sortir l'information : L'écran, l'imprimante, les enceintes, le graveur CD ou DVD, le vidéo-projecteur, etc.
* Lespériphériques d'entrée/sortie, permettent des communications bidirectionnelles :
* Le modem: Sert à se connecter sur internet. avec un modem, on peut envoyer et recevoir des informations
* La carte réseau : Sert à connecter ou interconnecter des ordinateur entre eux et à échanger des informations.
* La carte son : Sert à acquérir et à restituer le son. on peux y brancher un microphone et des haut-parleurs…
Types de mémoires vives :
On distingue généralement deux grandes catégories de mémoires vives :
* Les mémoires dynamiques (DRAM, Dynamic Random Access Module), peu coûteuses. Elles sont principalement utilisées pour la mémoire centrale de l'ordinateur ;
* Les mémoires statiques (SRAM, Static Random Access Module), rapides et onéreuses. Les SRAM sont notamment utilisées pour les mémoires cache du processeur
Fonctionnement de la mémoire vive :
La mémoire vive est constituée de centaines de milliers de petits condensateurs emmagasinant des charges. Lorsqu'il est chargé, l'état logique du condensateur est égal à 1, dans le cas contraire il est à 0, ce qui signifie que chaque condensateur représente un bit de la mémoire.
Etant donné que les condensateurs se déchargent, il faut constamment les recharger (le terme exact est rafraîchir, en anglais refresh) à un intervalle de temps régulier appelé cycle de rafraîchissement. Les mémoires DRAM nécessitent par exemple des cycles de rafraîchissement est d'environ 15 nanosecondes (ns).
Chaque condensateur est couplé à un transistor (de type MOS) permettant de « récupérer » ou de modifier l'état du condensateur. Ces transistors sont rangés sous forme de tableau (matrice), c'est-à-dire que l'on accède à une case mémoire (aussi appelée point mémoire) par une ligne et une colonne.
Chaque point mémoire est donc caractérisé par une adresse, correspondant à un numéro de ligne (en anglais row) et un numéro de colonne (en anglais column). Or cet accès n'est pas instantané et s'effectue pendant un délai appelé temps de latence. Par conséquent l'accès à une donnée en mémoire dure un temps égal au temps de cycle auquel il faut ajouter le temps de latence.
Ainsi, pour une mémoire de type DRAM, le temps d'accès est de 60 nanosecondes (35ns de délai de cycle et 25 ns de temps de latence). Sur un ordinateur, le temps de cycle correspond à l'inverse de la fréquence de l'horloge, par exemple pour un ordinateur cadencé à 200 MHz, le temps de cycle est de 5 ns (1/(200*106)).
Par conséquent un ordinateur ayant une fréquence élevée et utilisant des mémoires dont le temps d'accès est beaucoup plus long que le temps de cycle du processeur doit effectuer des cycles d'attente (en anglais wait state) pour accèder à la mémoire. Dans le cas d'un ordinateur cadencé à 200 MHz utilisant des mémoires de types DRAM (dont le temps d'accès est de 60ns), il y a 11 cycles d'attente pour un cycle de transfert. Les performances de l'ordinateur sont d'autant diminuées qu'il y a de cycles d'attentes, il est donc conseillé d'utiliser des mémoires plus rapides.
Formats de barrettes de mémoire vive :
Il existe de nombreux types de mémoires vives. Celles-ci se présentent toutes sous la forme de barrettes de mémoire enfichables sur la carte-mère.
Les premières mémoires se présentaient sous la forme de puces appelées DIP (Dual Inline Package). Désormais les mémoires se trouvent généralement sous la forme de barrettes, c'est-à-dire des cartes enfichables dans des connecteurs prévus à cet effet. On distingue habituellement trois types de barrettes de RAM :
* les barrettes au format SIMM (Single Inline Memory Module) : il s'agit de circuits imprimés dont une des faces possède des puces de mémoire. Il existe deux types de barrettes SIMM, selon le nombre de connecteurs :
o Les barrettes SIMM à 30 connecteurs (dont les dimensions sont 89x13mm) sont des mémoires 8 bits qui équipaient les premières générations de PC (286, 386).
* Les barrettes SIMM à 72 connecteurs (dont les dimensions sont 108x25mm) sont des mémoires capables de gérer 32 bits de données simultanément. Ces mémoires équipent des PC allant du 386DX aux premiers Pentium. Sur ces derniers le processeur travaille avec un bus de données d'une largeur de 64 bits, c'est la raison pour laquelle il faut absolument équiper ces ordinateurs de deux barrettes SIMM. Il n'est pas possible d'installer des barrettes 30 broches sur des emplacements à 72 connecteurs dans la mesure où un détrompeur (encoche au centre des connecteurs) en empêche l'enfichage.
* les barrettes au format DIMM (Dual Inline Memory Module) sont des mémoires 64 bits, ce qui explique pourquoi il n'est pas nécessaire de les apparier. Les barrettes DIMM possèdent des puces de mémoire de part et d'autre du circuit imprimé et ont également 84 connecteurs de chaque côté, ce qui les dote d'un total de 168 broches. En plus de leurs dimensions plus grandes que les barrettes SIMM (130x25mm) ces barrettes possèdent un second détrompeur pour éviter la confusion.
Il peut être intéressant de noter que les connecteurs DIMM ont été améliorés afin de faciliter leur insertion grâce à des leviers situés de part et d'autre du connecteur. Il existe en outre des modules de plus petite taille, appelés SO DIMM (Small Outline DIMM), destinés aux ordinateurs portables. Les barrettes SO DIMM comportent uniquement 144 broches pour les mémoires 64 bits et 77 pour les mémoires 32 bits.
* les barrettes au format RIMM (Rambus Inline Memory Module, appelées également RD-RAM ou DRD-RAM) sont des mémoires 64 bits développée par la société Rambus. Elles possèdent 184 broches. Ces barrettes possèdent deux encoches de repérage (détrompeurs), évitant tout risque de confusion avec les modules précédents.
Compte tenu de leur vitesse de transfert élevée, les barrettes RIMM possèdent un film thermique chargé d'améliorer la dissipation de la chaleur.
Comme dans le cas des DIMM, il existe des modules de plus petite taille, appelés SO RIMM (Small Outline RIMM), destinés aux ordinateurs portables. Les barrettes SO RIMM comportent uniquement 160 broches.
DRAM PM :
LaDRAM (Dynamic RAM, RAM dynamique) est le type de mémoire le plus répandu au début du millénaire. Il s'agit d'une mémoire dont les transistors sont rangés dans une matrice selon des lignes et des colonnes. Un transistor, couplé à un condensateur donne l'information d'un bit. 1 octet comprenant 8 bits, une barrette de mémoire DRAM de 256 Mo contiendra donc 256 * 2^10 * 2^10 = 256 * 1024 * 1024 = 268 435 456 octets = 268 435 456 * 8 = 2 147 483 648 bits = 2 147 483 648 transistors. Une barrette de 256 Mo possède ainsi en réalité une capacité de 268 435 456 octets, soit 268 Mo ! Ce sont des mémoires dont le temps d'accès est de 60 ns.
D'autre part, les accès mémoire se font généralement sur des données rangées consécutivement en mémoire. Ainsi le mode d'accès en rafale (burst mode) permet d'accéder aux trois données consécutives à la première sans temps de latence supplémentaire. Dans ce mode en rafale, le temps d'accès à la première donnée est égal au temps de cycle auquel il faut ajouter le temps de latence, et le temps d'accès aux trois autres données est uniquement égal aux temps de cycle, on note donc sous la forme X-Y-Y-Y les quatre temps d'accès, par exemple la notation 5-3-3-3 indique une mémoire pour laquelle 5 cycles d'horloge sont nécessaires pour accéder à la première donnée et 3 pour les suivantes.
DRAM FPM :
Pour accélérer les accès à la DRAM, il existe une technique, appelée pagination consistant à accéder à des données situées sur une même colonne en modifiant uniquement l'adresse de la ligne, ce qui permet d'éviter la répétition du numéro de colonne entre la lecture de chacune des lignes. On parle alors de DRAM FPM (Fast Page Mode). La FPM permet d'obtenir des temps d'accès de l'ordre de 70 à 80 nanosecondes pour une fréquence de fonctionnement pouvant aller de 25 à 33 Mhz.
DRAM EDO :
La DRAM EDO (Extended Data Out, soit Sortie des données améliorée parfois également appelé "hyper-page") est apparue en 1995. La technique utilisée avec ce type de mémoire consiste à adresser la colonne suivante pendant la lecture des données d'une colonne. Cela crée un chevauchement des accès permettant de gagner du temps sur chaque cycle. Le temps d'accès à la mémoire EDO est donc d'environ 50 à 60 nanosecondes pour une fréquence de fonctionnement allant de 33 à 66 Mhz.
Ainsi, la RAM EDO, lorsqu'elle est utilisée en mode rafale permet d'obtenir des cycles de la forme 5-2-2-2, soit un gain de 4 cycles sur l'accès à 4 données. Dans la mesure où la mémoire EDO n'acceptait pas des fréquences supérieures à 66 Mhz, elle a disparu au bénéfice de la SDRAM.
SDRAM :
La SDRAM (Synchronous DRAM, traduisez RAM synchrone), apparue en 1997, permet une lecture des données synchronisée avec le bus de la carte-mère, contrairement aux mémoires EDO et FPM (qualifiées d'asynchrones) possédant leur propre horloge. La SDRAM permet donc de s'affranchir des temps d'attente dus à la synchronisation avec la carte-mère. Celle-ci permet d'obtenir un cycle en mode rafale de la forme 5-1-1-1, c'est-à-dire un gain de 3 cycles par rapport à la RAM EDO. De cette façon la SDRAM est capable de fonctionner avec une cadence allant jusqu'à 150 Mhz, lui permettant d'obtenir des temps d'accès d'environ 10 ns.
DR-SDRAM (Rambus DRAM) :
La DR-SDRAM (Direct Rambus DRAM ou encore RDRAM) est un type de mémoire permettant de transférer les données sur un bus de 16 bits de largeur à une cadence de 800Mhz, ce qui lui confère une bande passante de 1,6 Go/s. Comme la SDRAM, ce type de mémoire est synchronisé avec l'horloge du bus pour améliorer les échanges de données. En contrepartie, la mémoire RAMBUS est une technologie propriétaire, ce qui signifie que toute entreprise désirant construire des barrettes de RAM selon cette technologie doit reverser des droits (royalties) aux sociétés RAMBUS et Intel.
DDR-SDRAM :
La DDR-SDRAM (Double Data Rate SDRAM) est une mémoire basée sur la technologie SDRAM, permettant de doubler le taux de transfert de la SDRAM à fréquence égale.
La lecture ou l'écriture de données en mémoire est réalisé sur la base d'une horloge. Les mémoires DRAM standard utilisent une méthode appelé SDR (Single Data Rate) consistant à lire ou à écrire une donnée à chaque front montant.
La DDR permet de doubler la fréquence des lectures/écritures, avec une horloge cadencée à la même fréquence, en envoyant les données à chaque front montant, ainsi qu'à chaque front descendant.
Les mémoires DDR possèdent généralement une appellation commerciale du type PCXXXX où «XXXX» représente le débit en Mo/s.
DDR2-SDRAM :
La mémoire DDR2 (ou DDR-II) permet d'atteindre des débits deux fois plus élevés que la DDR à fréquence externe égale.
On parle de QDR (Quadruple Data Rate ou quad-pumped)pour désigner la méthode de lecture et d'écriture utilisée. La mémoire DDR2 utilise en effet deux canaux séparés pour la lecture et pour l'écriture, si bien qu'elle est capable d'envoyer ou de recevoir deux fois plus de données que la DDR.
La DDR2 possède également un plus grand nombre de connecteurs que la DDR classique (240 pour la DDR2 contre 184 pour la DDR).
DDR3-SDRAM :
Le DDR3 SDRAM améliore les performances par rapport au DDR2, mais surtout diminue la consommation électrique. En effet, celle-ci est de 40 % inférieure, en particulier grâce à une baisse du voltage utilisé, une finesse de gravure accrue. Si le débit théorique de ces barrettes peut dépasser les 10 Go/s, les temps de latence sont restés dans les mêmes ordres de grandeur que ceux des DDR2.
Les barrettes DDR3 ont 240 connecteurs comme les DDR2 mais ne sont absolument pas compatibles (des détrompeurs empêchent l'insertion).
Tableau récapitulatif :
Le tableau ci-dessous donne la correspondance entre la fréquence de la carte-mère (FSB), celle de la mémoire (RAM) et son débit :
Mémoire
Appellation
Fréquence E/S
Fréquence mémoire
Débit
DDR200
PC1600
200 MHz
100 MHz
1,6 Go/s
DDR266
PC2100
266 MHz
133 MHz
2,1 Go/s
DDR333
PC2700
333 MHz
166 MHz
2,7 Go/s
DDR400
PC3200
400 MHz
200 MHz
3,2 Go/s
DDR433
PC3500
433 MHz
217 MHz
3,5 Go/s
DDR466
PC3700
466 MHz
233 MHz
3,7 Go/s
DDR500
PC4000
500 MHz
250 MHz
4 Go/s
DDR533
PC4200
533 MHz
266 MHz
4,2 Go/s
DDR538
PC4300
538 MHz
269 MHz
4,3 Go/s
DDR550
PC4400
550 MHz
275 MHz
4,4 Go/s
DDR2-400
PC2-3200
400 MHz
100 MHz
3,2 Go/s
DDR2-533
PC2-4300
533 MHz
133 MHz
4,3 Go/s
DDR2-667
PC2-5300
667 MHz
167 MHz
5,3 Go/s
DDR2-675
PC2-5400
675 MHz
172,5 MHz
5,4 Go/s
DDR2-800
PC2-6400
800 MHz
200 MHz
6,4 Go/s
DDR2-1066
PC2-8500
533 MHz
266 MHz
8,5 Go/s
DDR2-1100
PC2-8800
560 MHz
280 MHz
8,8 Go/s
DDR2-1200
PC2-9600
600 MHz
300 MHz
9,6 Go/s
DDR3-800
PC3-6400
400 MHz
100 MHz
6,4 Go/s
DDR3-1066
PC3-8500
533 MHz
133 MHz
8,5 Go/s
DDR3-1333
PC3-10600
666 MHz
166 MHz
10,7 Go/s
DDR3-1600
PC3-12800
800 MHz
200 MHz
12,8 Go/s
Synchronisation (timings) :
Il n'est pas rare de voir des notations du type 3-2-2-2 ou 2-3-3-2 pour décrire le paramétrage de la mémoire vive. Cette suite de quatre chiffres décrit la synchronisation de la mémoire (en anglais timing), c'est-à-dire la succession de cycles d'horloge nécessaires pour accéder à une donnée stockée en mémoire vive. Ces quatre chiffres correspondent généralement, dans l'ordre, aux valeurs suivantes :
CAS delay ouCAS latency (CAS signifiant Column Address Strobe) : il s'agit du nombre de cycles d'horloge s'écoulant entre l'envoi de la commande de lecture et l'arrivée effective de la donnée. Autrement dit, il s'agit du temps d'accès à une colonne.
RAS Precharge Time (noté tRP, RAS signifiant Row Address Strobe) : il s'agit du nombre de cycles d'horloge entre deux instructions RAS, c'est-à-dire entre deux accès à une ligne. opération.
RAS to CAS delay (noté parfois tRCD) : il s'agit du nombre de cycles d'horloge correspondant au temps d'accés d'une ligne à une colonne.
RAS active time (noté parfois tRAS) : il s'agit du nombre de cycles d'horloge correspondant au temps d'accés à une ligne.
Les cartes mémoires sont équipées d'un dispositif appelé SPD (Serial Presence Detect), permettant au BIOS de connaître les valeurs nominales de réglage définies par le fabricant. Il s'agit d'une EEPROM dont les données seront chargées par le BIOS si l'utilisateur choisi le réglage « auto ».
La correction d'erreurs :
Certaines mémoires possèdent des mécanismes permettant de pallier les erreurs afin de garantir l'intégrité des données qu'elles contiennent. Ce type de mémoire est généralement utilisé sur des systèmes travaillant sur des données critiques, c'est la raison pour laquelle on trouve ce type de mémoire dans les serveurs.
Bit de parité :
Les barrettes avec bit de parité permettent de s'assurer que les données contenues dans la mémoire sont bien celles que l'on désire. Pour ce faire, un des bits de chaque octet stocké en mémoire sert à conserver la somme des bits de données.
Le bit de parité vaut 1 lorsque la somme des bits de données est impaire et 0 dans le cas contraire.
De cette façon les barrettes avec bit de parité permettent de vérifier l'intégrité des données mais ne permettent pas de corriger les erreurs. De plus pour 9 Mo de mémoire, seulement 8 serviront à stocker des données, dans la mesure où le dernier mégaoctet conservera les bits de parité.
Barrettes ECC :
Les barrettes de mémoire ECC (Error Correction Coding) sont des mémoires possédant plusieurs bits dédiés à la correction d'erreur (on les appelle ainsi bits de contrôle).
L ordinateur devint sans doute un moyen de notre époque qui ne le pouvons pas ignorer dans le domaine de l étude et l éducation et aussi il devint utilisable dans les domaine de la vie .
Et pour pouvons utiliser cet moyen correctement et sans faut nous devons connaitre ses composants et ses périphériques pour que nous organisions notre travaux.
Les composants de l ordinateur :
L'unité centrale :
A l'intérieur du boîtier, ou tour, se trouve une grande plaque recouverte de circuits électroniques : c'est la carte mère. Elle permet de faire communiquer les différentscomposants.
Présentation de la carte mère :
L'élément constitutif principal de l'ordinateur est la carte mère (en anglais « mainboard » ou « motherboard », parfois abrégé en « mobo »). La carte mère est le socle permettant la connexion de l'ensemble des éléments essentiels de l'ordinateur.
Comme son nom l'indique, la carte mère est une carte maîtresse, prenant la forme d'un grand circuit imprimé possédant notamment des connecteurs pour les cartes d'extension, les barrettes de mémoires, le processeur, etc.
Caractéristiques :
Il existe plusieurs façons de caractériser une carte mère, notamment selon les caractéristiques suivantes :
* le facteur d'encombrement,
* le chipset,
* le type de support de processeur,
* les connecteurs d'entrée-sortie.
Facteur d'encombrement d'une carte mère :
On désigne généralement par le terme « facteur d'encombrement » (ou facteur de forme, en anglais form factor), la géométrie, les dimensions, l'agencement et les caractéristiques électriques de la carte mère. Afin de fournir des cartes mères pouvant s'adapter dans différents boîtiers de marques différentes, des standards ont été mis au point :
_ AT baby / AT full format est un format utilisé sur les premiers ordinateurs PC du type 386 ou 486. Ce format a été remplacé par le format ATX possédant une forme plus propice à la circulation de l'air et rendant l'accès aux composants plus pratique ;
_ ATX: Le format ATX est une évolution du format Baby-AT. Il s'agit d'un format étudié pour améliorer l'ergonomie. Ainsi la disposition des connecteurs sur une carte mère ATX est prévue de manière à optimiser le branchement des périphériques (les connecteurs IDE sont par exemple situés du côté des disques). D'autre part, les composants de la carte mère sont orientés parallèlement, de manière à permettre une meilleure évacuation de la chaleur
ATX standard: Le format ATX standard présente des dimensions classiques de 305x244 mm. Il propose un connecteur AGP et 6 connecteurs PCI.
micro-ATX: Le format microATX est une évolution du format ATX, permettant d'en garder les principaux avantages tout en proposant un format de plus petite dimension (244x244 mm), avec un coût réduit. Le format micro-ATX propose un connecteur AGP et 3 connecteurs PCI.
Flex-ATX : Le format FlexATX est une extension du format microATX afin d'offrir une certaine flexibilité aux constructeurs pour le design de leurs ordinateurs. Il propose un connecteur AGP et 2 connecteurs PCI.
mini-ATX : Le format miniATX est un format compact alternatif au format microATX (284x208 mm), proposant un connecteur AGP et 4 connecteurs PCI au lieu des 3 du format microATX. Il est principalement destiné aux ordinateurs de type mini-PC (barebone).
_ BTX : Le format BTX (Balanced Technology eXtended), porté par la société Intel, est un format prévu pour apporter quelques améliorations de l'agencement des composants afin d'optimiser la circulation de l'air et de permettre une optimisation acoustique et thermique. Les différents connecteurs (connecteurs de mémoire, connecteurs d'extension) sont ainsi alignés parallèlement, dans le sens de circulation de l'air. Par ailleurs le microprocesseur est situé à l'avant du boîtier au niveau des entrées d'aération, où l'air est le plus frais. Le connecteur d'alimentation BTX est le même que celui des alimentations ATX. Le standard BTX définit trois formats :
* BTX standard, présentant des dimensions standard de 325x267 mm ;
* micro-BTX, de dimensions réduites (264x267 mm) ;
* pico-BTX, de dimensions extrêmement réduites (203x267 mm).
_ ITX: Le format ITX (Information Technology eXtended), porté par la société Via, est un format extrêmement compact prévu pour des configurations exigûes telles que les mini-PC. Il existe deux principaux formats ITX :
* mini-ITX, avec des dimensions minuscules (170x170 mm) est un emplacement PCI
* nano-ITX, avec des dimensions extrêmement minuscules (120x120 mm) et un emplacement miniPCI.
Ainsi, du choix d'une carte mère (et de son facteur de forme) dépend le choix du boîtier. Le tableau ci-dessous récapitule les caractéristiques des différents facteurs de forme :
Facteur de forme
Dimensions
Emplacements
ATX
305 mm x 244 mm
AGP / 6 PCI
microATX
244 mm x 244 mm
AGP / 3 PCI
FlexATX
229 mm x 191 mm
AGP / 2 PCI
Mini ATX
284 mm x 208 mm
AGP / 4 PCI
Mini ITX
170 mm x 170 mm
1 PCI
Nano ITX
120 mm x 120 mm
1 MiniPCI
BTX
325 mm x 267 mm
7
microBTX
264 mm x 267 mm
4
picoBTX
203 mm x 267 mm
1
Composants intégrés :
La carte mère contient un certain nombre d'éléments embarqués, c'est-à-dire intégrés sur son circuit imprimé :
* Le chipset, circuit qui contrôle la majorité des ressources (interface de bus du processeur, mémoire cache et mémoire vive, slots d'extension,...),
* L'horloge et la pile du CMOS,
* Le BIOS,
* Le bus système et les bus d'extension.
En outre, les cartes mères récentes embarquent généralement un certain nombre de périphériques multimédia et réseau pouvant être désactivés :
* carte réseau intégrée ;
* carte graphique intégrée ;
* carte son intégrée ;
* contrôleurs de disques durs évolués.
Le chipset :
Le chipset (traduisez jeu de composants ou jeu de circuits) est un circuit électronique chargé de coordonner les échanges de données entre les divers composants de l'ordinateur (processeur, mémoire...). Dans la mesure où le chipset est intégré à la carte mère, il est important de choisir une carte mère intégrant un chipset récent afin de maximiser les possibilités d'évolutivité de l'ordinateur.
Certains chipsets intègrent parfois une puce graphique ou une puce audio, ce qui signifie qu'il n'est pas nécessaire d'installer une carte graphique ou une carte son. Il est toutefois parfois conseillé de les désactiver (lorsque cela est possible) dans le setup du BIOS et d'installer des cartes d'extension de qualité dans les emplacements prévus à cet effet.
L'horloge et la pile du CMOS :
L'horloge temps réel (notée RTC, pour Real Time Clock) est un circuit chargé de la synchronisation des signaux du système. Elle est constituée d'un cristal qui, en vibrant, donne des impulsions (appelés tops d'horloge) afin de cadencer le système. On appelle fréquence de l'horloge (exprimée en MHz) le nombre de vibrations du cristal par seconde, c'est-à-dire le nombre de tops d'horloge émis par seconde. Plus la fréquence est élevée, plus le système peut traiter d'informations.
Lorsque l'ordinateur est mis hors tension, l'alimentation cesse de fournir du courant à la carte mère. Or, lorsque l'ordinateur est rebranché, le système est toujours à l'heure. Un circuit électronique, appelé CMOS (Complementary Metal-Oxyde Semiconductor, parfois appelé BIOS CMOS), conserve en effet certaines informations sur le système, telles que l'heure, la date système et quelques paramètres essentiels du système.
Le CMOS est continuellement alimenté par une pile (au format pile bouton) ou une batterie située sur la carte mère. Ainsi, les informations sur le matériel installé dans l'ordinateur (comme par exemple le nombre de pistes, de secteurs de chaque disque dur) sont conservées dans le CMOS. Dans la mesure où le CMOS est une mémoire lente, certains systèmes recopient parfois le contenu du CMOS dans la RAM (mémoire rapide), le terme de « memory shadow » est employé pour décrire ce processus de copie en mémoire vive.
Le « complémentary metal-oxyde semiconductor », est une technologie de fabrication de transistors, précédée de bien d'autres, telles que la TTL (« Transistor-transistor-logique »), la TTLS (TTL Schottky) (plus rapide), ou encore le NMOS (canal négatif) et le PMOS (canal positif).
Le CMOS a permis de mettre des canaux complémentaires sur une même puce. Par rapport à la TTL ou TTLS, le CMOS est beaucoup moins rapide, mais a consomme en revanche infiniment moins d'énergie, d'où son emploi dans les horloges d'ordinateurs, qui sont alimentées par des piles. Le terme de CMOS est parfois utilisé à tort pour désigner l'horloge des ordinateurs.
Lorsque l'heure du système est régulièrement réinitialisée, ou que l'horloge prend du retard, il suffit généralement d'en changer la pile !
Le BIOS :
Le BIOS (Basic Input/Output System) est le programme basique servant d'interface entre le système d'exploitation et la carte mère. Le BIOS est stocké dans une ROM (mémoire morte, c'est-à-dire une mémoire en lecture seule), ainsi il utilise les données contenues dans le CMOS pour connaître la configuration matérielle du système.
Il est possible de configurer le BIOS grâce à une interface (nommée BIOS setup, traduisez configuration du BIOS) accessible au démarrage de l'ordinateur par simple pression d'une touche (généralement la touche Suppr. En réalité le setup du BIOS sert uniquement d'interface pour la configuration, les données sont stockées dans le CMOS. Pour plus d'informations n'hésitez pas à vous reporter au manuel de votre carte mère).
Le support de processeur :
Le processeur (aussi appelé microprocesseur) est le cerveau de l'ordinateur. Il exécute les instructions des programmes grâce à un jeu d'instructions. Le processeur est caractérisé par sa fréquence, c'est-à-dire la cadence à laquelle il exécute les instructions. Ainsi, un processeur cadencé à 800 MHz effectuera grossièrement 800 millions d'opérations par seconde.
La carte mère possède un emplacement (parfois plusieurs dans le cas de cartes mères multi-processeurs) pour accueillir le processeur, appelé support de processeur. On distingue deux catégories de supports :
* Slot (en français fente) : il s'agit d'un connecteur rectangulaire dans lequel on enfiche le processeur verticalement
* Socket (en français embase) : il s'agit d'un connecteur carré possédant un grand nombre de petits connecteurs sur lequel le processeur vient directement s'enficher
Au sein de ces deux grandes familles, il existe des version différentes du support, selon le type de processeur. Il est essentiel, quel que soit le support, de brancher délicatement le processeur afin de ne tordre aucune de ses broches (il en compte plusieurs centaines). Afin de faciliter son insertion, un support appelé
ZIF (Zero Insertion Force, traduisez force d'insertion nulle) a été créé. Les supports ZIF possèdent une petite manette, qui, lorsqu'elle est levée, permet l'insertion du processeur sans aucune pression et, lorsqu'elle est rabaissée, maintient le processeur sur son support.
Le processeur possède généralement un détrompeur, matérialisé par un coin tronqué ou une marque de couleur, devant être aligné avec la marque correspondante sur le support.
Dans la mesure où le processeur rayonne thermiquement, il est nécessaire d'en dissiper la chaleur pour éviter que ses circuits ne fondent. C'est la raison pour laquelle il est généralement surmonté d'un dissipateur thermique (appelé parfois refroidisseur ou radiateur), composé d'un métal ayant une bonne conduction thermique (cuivre ou aluminium), chargé d'augmenter la surface d'échange thermique du microprocesseur. Le dissipateur thermique comporte une base en contact avec le processeur et des ailettes afin d'augmenter la surface d'échange thermique. Un ventilateur accompagne généralement le dissipateur pour améliorer la circulation de l'air autour du dissipateur et améliorer l'échange de chaleur. Le terme « ventirad » est ainsi parfois utilisé pour désigner l'ensemble Ventilateur + Radiateur. C'est le ventilateur du boîtier qui est chargé d'extraire l'air chaud du boîtier et permettre à l'air frais provenant de l'extérieur d'y entrer. Pour éviter les bruits liés au ventilateur et améliorer la dissipation de chaleur, il est également possible d’utiliser un système de refroidissement à eau (dit watercooling).
Les connecteurs de mémoire vive (RAM) :
Lamémoire vive (RAM pour Random Access Memory) permet de stocker des informations pendant tout le temps de fonctionnement de l'ordinateur, son contenu est par contre détruit dès lors que l'ordinateur est éteint ou redémarré, contrairement à une mémoire de masse telle que le disque dur, capable de garder les informations même lorsqu'il est hors tension. On parle de « volatilité » pour désigner ce phénomène.
Pourquoi alors utiliser de la mémoire vive alors que les disques durs reviennent moins chers à capacité égale ? La réponse est que la mémoire vive est extrêmement rapide par comparaison aux périphériques de stockage de masse tels que le disque dur. Elle possède en effet un temps de réponse de l'ordre de quelques dizaines de nanosecondes (environ 70 pour la DRAM, 60 pour la RAM EDO, et 10 pour la SDRAM voire 6 ns sur les SDRam DDR) contre quelques millisecondes pour le disque dur.
La mémoire vive se présente sous la forme de barrettes qui se branchent sur les connecteurs de la carte mère.
Les connecteurs d'extension :
Les connecteurs d'extension (en anglais slots) sont des réceptacles dans lesquels il est possible d'insérer des cartes d'extension, c'est-à-dire des cartes offrant de nouvelles fonctionnalités ou de meilleures performances à l'ordinateur. Il existe plusieurs sortes de connecteurs :
* Connecteur ISA (Industry Standard Architecture) : permettant de connecter des cartes ISA, les plus lentes fonctionnant en 16-bit
* Connecteur VLB (Vesa Local Bus): Bus servant autrefois à connecter des cartes graphiques
* Connecteur PCI (Peripheral Component InterConnect) : permettant de connecter des cartes PCI, beaucoup plus rapides que les cartes ISA et fonctionnant en 32-bit
* Connecteur AGP (Accelerated Graphic Port): un connecteur rapide pour carte graphique.
* Connecteur PCI Express (Peripheral Component InterConnect Exress) : architecture de bus plus rapide que les bus AGP et PCI.
* Connecteur AMR (Audio Modem Riser): ce type de connecteur permet de brancher des mini-cartes sur les PC en étant équipés
Les connecteurs d'entrée-sortie :
La carte mère possède un certain nombre de connecteurs d'entrées-sorties regroupés sur le « panneau arrière ».
La plupart des cartes mères proposent les connecteurs suivants :
* Port série, permettant de connecter de vieux périphériques
* Port parallèle, permettant notamment de connecter de vieilles imprimantes
* Ports USB (1.1, bas débit, ou 2.0, haut débit), permettant de connecter des périphériques plus récents
* Connecteur RJ45 (appelés LAN ou port ethernet) permettant de connecter l'ordinateur à un réseau. Il correspond à une reseau.php3 carte réseau intégrée à la carte mère
* Connecteur VGA (appelé SUB-D15), permettant de connecter un écran. Ce connecteur correspond à la graphique.php3 carte graphique intégrée
* Prises audio (entrée Line-In, sortie Line-Out et microphone), permettant de connecter des enceintes acoustiques ou une chaîne hi fi, ainsi qu'un microphone. Ce connecteur correspond à la son.php3 carte son intégrée.
Les périphériques :
Un périphérique informatique est un composant de matériel informatiqueassurant lescommunications entre l'unité centrale de l'ordinateur et le monde extérieur.
Il existe trois types de périphériques :
* Les périphériques d'entrée, qui servent à entrer l'information dans l'ordinateur : Le clavier, la souris, les lecteurs (lecteurs CD, DVD, etc.) le joystick, le scanneur, la web-cam, le microphone, etc.
* Les périphériques de sortie, servant à faire sortir l'information : L'écran, l'imprimante, les enceintes, le graveur CD ou DVD, le vidéo-projecteur, etc.
* Lespériphériques d'entrée/sortie, permettent des communications bidirectionnelles :
* Le modem: Sert à se connecter sur internet. avec un modem, on peut envoyer et recevoir des informations
* La carte réseau : Sert à connecter ou interconnecter des ordinateur entre eux et à échanger des informations.
* La carte son : Sert à acquérir et à restituer le son. on peux y brancher un microphone et des haut-parleurs…
Types de mémoires vives :
On distingue généralement deux grandes catégories de mémoires vives :
* Les mémoires dynamiques (DRAM, Dynamic Random Access Module), peu coûteuses. Elles sont principalement utilisées pour la mémoire centrale de l'ordinateur ;
* Les mémoires statiques (SRAM, Static Random Access Module), rapides et onéreuses. Les SRAM sont notamment utilisées pour les mémoires cache du processeur
Fonctionnement de la mémoire vive :
La mémoire vive est constituée de centaines de milliers de petits condensateurs emmagasinant des charges. Lorsqu'il est chargé, l'état logique du condensateur est égal à 1, dans le cas contraire il est à 0, ce qui signifie que chaque condensateur représente un bit de la mémoire.
Etant donné que les condensateurs se déchargent, il faut constamment les recharger (le terme exact est rafraîchir, en anglais refresh) à un intervalle de temps régulier appelé cycle de rafraîchissement. Les mémoires DRAM nécessitent par exemple des cycles de rafraîchissement est d'environ 15 nanosecondes (ns).
Chaque condensateur est couplé à un transistor (de type MOS) permettant de « récupérer » ou de modifier l'état du condensateur. Ces transistors sont rangés sous forme de tableau (matrice), c'est-à-dire que l'on accède à une case mémoire (aussi appelée point mémoire) par une ligne et une colonne.
Chaque point mémoire est donc caractérisé par une adresse, correspondant à un numéro de ligne (en anglais row) et un numéro de colonne (en anglais column). Or cet accès n'est pas instantané et s'effectue pendant un délai appelé temps de latence. Par conséquent l'accès à une donnée en mémoire dure un temps égal au temps de cycle auquel il faut ajouter le temps de latence.
Ainsi, pour une mémoire de type DRAM, le temps d'accès est de 60 nanosecondes (35ns de délai de cycle et 25 ns de temps de latence). Sur un ordinateur, le temps de cycle correspond à l'inverse de la fréquence de l'horloge, par exemple pour un ordinateur cadencé à 200 MHz, le temps de cycle est de 5 ns (1/(200*106)).
Par conséquent un ordinateur ayant une fréquence élevée et utilisant des mémoires dont le temps d'accès est beaucoup plus long que le temps de cycle du processeur doit effectuer des cycles d'attente (en anglais wait state) pour accèder à la mémoire. Dans le cas d'un ordinateur cadencé à 200 MHz utilisant des mémoires de types DRAM (dont le temps d'accès est de 60ns), il y a 11 cycles d'attente pour un cycle de transfert. Les performances de l'ordinateur sont d'autant diminuées qu'il y a de cycles d'attentes, il est donc conseillé d'utiliser des mémoires plus rapides.
Formats de barrettes de mémoire vive :
Il existe de nombreux types de mémoires vives. Celles-ci se présentent toutes sous la forme de barrettes de mémoire enfichables sur la carte-mère.
Les premières mémoires se présentaient sous la forme de puces appelées DIP (Dual Inline Package). Désormais les mémoires se trouvent généralement sous la forme de barrettes, c'est-à-dire des cartes enfichables dans des connecteurs prévus à cet effet. On distingue habituellement trois types de barrettes de RAM :
* les barrettes au format SIMM (Single Inline Memory Module) : il s'agit de circuits imprimés dont une des faces possède des puces de mémoire. Il existe deux types de barrettes SIMM, selon le nombre de connecteurs :
o Les barrettes SIMM à 30 connecteurs (dont les dimensions sont 89x13mm) sont des mémoires 8 bits qui équipaient les premières générations de PC (286, 386).
* Les barrettes SIMM à 72 connecteurs (dont les dimensions sont 108x25mm) sont des mémoires capables de gérer 32 bits de données simultanément. Ces mémoires équipent des PC allant du 386DX aux premiers Pentium. Sur ces derniers le processeur travaille avec un bus de données d'une largeur de 64 bits, c'est la raison pour laquelle il faut absolument équiper ces ordinateurs de deux barrettes SIMM. Il n'est pas possible d'installer des barrettes 30 broches sur des emplacements à 72 connecteurs dans la mesure où un détrompeur (encoche au centre des connecteurs) en empêche l'enfichage.
* les barrettes au format DIMM (Dual Inline Memory Module) sont des mémoires 64 bits, ce qui explique pourquoi il n'est pas nécessaire de les apparier. Les barrettes DIMM possèdent des puces de mémoire de part et d'autre du circuit imprimé et ont également 84 connecteurs de chaque côté, ce qui les dote d'un total de 168 broches. En plus de leurs dimensions plus grandes que les barrettes SIMM (130x25mm) ces barrettes possèdent un second détrompeur pour éviter la confusion.
Il peut être intéressant de noter que les connecteurs DIMM ont été améliorés afin de faciliter leur insertion grâce à des leviers situés de part et d'autre du connecteur. Il existe en outre des modules de plus petite taille, appelés SO DIMM (Small Outline DIMM), destinés aux ordinateurs portables. Les barrettes SO DIMM comportent uniquement 144 broches pour les mémoires 64 bits et 77 pour les mémoires 32 bits.
* les barrettes au format RIMM (Rambus Inline Memory Module, appelées également RD-RAM ou DRD-RAM) sont des mémoires 64 bits développée par la société Rambus. Elles possèdent 184 broches. Ces barrettes possèdent deux encoches de repérage (détrompeurs), évitant tout risque de confusion avec les modules précédents.
Compte tenu de leur vitesse de transfert élevée, les barrettes RIMM possèdent un film thermique chargé d'améliorer la dissipation de la chaleur.
Comme dans le cas des DIMM, il existe des modules de plus petite taille, appelés SO RIMM (Small Outline RIMM), destinés aux ordinateurs portables. Les barrettes SO RIMM comportent uniquement 160 broches.
DRAM PM :
LaDRAM (Dynamic RAM, RAM dynamique) est le type de mémoire le plus répandu au début du millénaire. Il s'agit d'une mémoire dont les transistors sont rangés dans une matrice selon des lignes et des colonnes. Un transistor, couplé à un condensateur donne l'information d'un bit. 1 octet comprenant 8 bits, une barrette de mémoire DRAM de 256 Mo contiendra donc 256 * 2^10 * 2^10 = 256 * 1024 * 1024 = 268 435 456 octets = 268 435 456 * 8 = 2 147 483 648 bits = 2 147 483 648 transistors. Une barrette de 256 Mo possède ainsi en réalité une capacité de 268 435 456 octets, soit 268 Mo ! Ce sont des mémoires dont le temps d'accès est de 60 ns.
D'autre part, les accès mémoire se font généralement sur des données rangées consécutivement en mémoire. Ainsi le mode d'accès en rafale (burst mode) permet d'accéder aux trois données consécutives à la première sans temps de latence supplémentaire. Dans ce mode en rafale, le temps d'accès à la première donnée est égal au temps de cycle auquel il faut ajouter le temps de latence, et le temps d'accès aux trois autres données est uniquement égal aux temps de cycle, on note donc sous la forme X-Y-Y-Y les quatre temps d'accès, par exemple la notation 5-3-3-3 indique une mémoire pour laquelle 5 cycles d'horloge sont nécessaires pour accéder à la première donnée et 3 pour les suivantes.
DRAM FPM :
Pour accélérer les accès à la DRAM, il existe une technique, appelée pagination consistant à accéder à des données situées sur une même colonne en modifiant uniquement l'adresse de la ligne, ce qui permet d'éviter la répétition du numéro de colonne entre la lecture de chacune des lignes. On parle alors de DRAM FPM (Fast Page Mode). La FPM permet d'obtenir des temps d'accès de l'ordre de 70 à 80 nanosecondes pour une fréquence de fonctionnement pouvant aller de 25 à 33 Mhz.
DRAM EDO :
La DRAM EDO (Extended Data Out, soit Sortie des données améliorée parfois également appelé "hyper-page") est apparue en 1995. La technique utilisée avec ce type de mémoire consiste à adresser la colonne suivante pendant la lecture des données d'une colonne. Cela crée un chevauchement des accès permettant de gagner du temps sur chaque cycle. Le temps d'accès à la mémoire EDO est donc d'environ 50 à 60 nanosecondes pour une fréquence de fonctionnement allant de 33 à 66 Mhz.
Ainsi, la RAM EDO, lorsqu'elle est utilisée en mode rafale permet d'obtenir des cycles de la forme 5-2-2-2, soit un gain de 4 cycles sur l'accès à 4 données. Dans la mesure où la mémoire EDO n'acceptait pas des fréquences supérieures à 66 Mhz, elle a disparu au bénéfice de la SDRAM.
SDRAM :
La SDRAM (Synchronous DRAM, traduisez RAM synchrone), apparue en 1997, permet une lecture des données synchronisée avec le bus de la carte-mère, contrairement aux mémoires EDO et FPM (qualifiées d'asynchrones) possédant leur propre horloge. La SDRAM permet donc de s'affranchir des temps d'attente dus à la synchronisation avec la carte-mère. Celle-ci permet d'obtenir un cycle en mode rafale de la forme 5-1-1-1, c'est-à-dire un gain de 3 cycles par rapport à la RAM EDO. De cette façon la SDRAM est capable de fonctionner avec une cadence allant jusqu'à 150 Mhz, lui permettant d'obtenir des temps d'accès d'environ 10 ns.
DR-SDRAM (Rambus DRAM) :
La DR-SDRAM (Direct Rambus DRAM ou encore RDRAM) est un type de mémoire permettant de transférer les données sur un bus de 16 bits de largeur à une cadence de 800Mhz, ce qui lui confère une bande passante de 1,6 Go/s. Comme la SDRAM, ce type de mémoire est synchronisé avec l'horloge du bus pour améliorer les échanges de données. En contrepartie, la mémoire RAMBUS est une technologie propriétaire, ce qui signifie que toute entreprise désirant construire des barrettes de RAM selon cette technologie doit reverser des droits (royalties) aux sociétés RAMBUS et Intel.
DDR-SDRAM :
La DDR-SDRAM (Double Data Rate SDRAM) est une mémoire basée sur la technologie SDRAM, permettant de doubler le taux de transfert de la SDRAM à fréquence égale.
La lecture ou l'écriture de données en mémoire est réalisé sur la base d'une horloge. Les mémoires DRAM standard utilisent une méthode appelé SDR (Single Data Rate) consistant à lire ou à écrire une donnée à chaque front montant.
La DDR permet de doubler la fréquence des lectures/écritures, avec une horloge cadencée à la même fréquence, en envoyant les données à chaque front montant, ainsi qu'à chaque front descendant.
Les mémoires DDR possèdent généralement une appellation commerciale du type PCXXXX où «XXXX» représente le débit en Mo/s.
DDR2-SDRAM :
La mémoire DDR2 (ou DDR-II) permet d'atteindre des débits deux fois plus élevés que la DDR à fréquence externe égale.
On parle de QDR (Quadruple Data Rate ou quad-pumped)pour désigner la méthode de lecture et d'écriture utilisée. La mémoire DDR2 utilise en effet deux canaux séparés pour la lecture et pour l'écriture, si bien qu'elle est capable d'envoyer ou de recevoir deux fois plus de données que la DDR.
La DDR2 possède également un plus grand nombre de connecteurs que la DDR classique (240 pour la DDR2 contre 184 pour la DDR).
DDR3-SDRAM :
Le DDR3 SDRAM améliore les performances par rapport au DDR2, mais surtout diminue la consommation électrique. En effet, celle-ci est de 40 % inférieure, en particulier grâce à une baisse du voltage utilisé, une finesse de gravure accrue. Si le débit théorique de ces barrettes peut dépasser les 10 Go/s, les temps de latence sont restés dans les mêmes ordres de grandeur que ceux des DDR2.
Les barrettes DDR3 ont 240 connecteurs comme les DDR2 mais ne sont absolument pas compatibles (des détrompeurs empêchent l'insertion).
Tableau récapitulatif :
Le tableau ci-dessous donne la correspondance entre la fréquence de la carte-mère (FSB), celle de la mémoire (RAM) et son débit :
Mémoire
Appellation
Fréquence E/S
Fréquence mémoire
Débit
DDR200
PC1600
200 MHz
100 MHz
1,6 Go/s
DDR266
PC2100
266 MHz
133 MHz
2,1 Go/s
DDR333
PC2700
333 MHz
166 MHz
2,7 Go/s
DDR400
PC3200
400 MHz
200 MHz
3,2 Go/s
DDR433
PC3500
433 MHz
217 MHz
3,5 Go/s
DDR466
PC3700
466 MHz
233 MHz
3,7 Go/s
DDR500
PC4000
500 MHz
250 MHz
4 Go/s
DDR533
PC4200
533 MHz
266 MHz
4,2 Go/s
DDR538
PC4300
538 MHz
269 MHz
4,3 Go/s
DDR550
PC4400
550 MHz
275 MHz
4,4 Go/s
DDR2-400
PC2-3200
400 MHz
100 MHz
3,2 Go/s
DDR2-533
PC2-4300
533 MHz
133 MHz
4,3 Go/s
DDR2-667
PC2-5300
667 MHz
167 MHz
5,3 Go/s
DDR2-675
PC2-5400
675 MHz
172,5 MHz
5,4 Go/s
DDR2-800
PC2-6400
800 MHz
200 MHz
6,4 Go/s
DDR2-1066
PC2-8500
533 MHz
266 MHz
8,5 Go/s
DDR2-1100
PC2-8800
560 MHz
280 MHz
8,8 Go/s
DDR2-1200
PC2-9600
600 MHz
300 MHz
9,6 Go/s
DDR3-800
PC3-6400
400 MHz
100 MHz
6,4 Go/s
DDR3-1066
PC3-8500
533 MHz
133 MHz
8,5 Go/s
DDR3-1333
PC3-10600
666 MHz
166 MHz
10,7 Go/s
DDR3-1600
PC3-12800
800 MHz
200 MHz
12,8 Go/s
Synchronisation (timings) :
Il n'est pas rare de voir des notations du type 3-2-2-2 ou 2-3-3-2 pour décrire le paramétrage de la mémoire vive. Cette suite de quatre chiffres décrit la synchronisation de la mémoire (en anglais timing), c'est-à-dire la succession de cycles d'horloge nécessaires pour accéder à une donnée stockée en mémoire vive. Ces quatre chiffres correspondent généralement, dans l'ordre, aux valeurs suivantes :
CAS delay ouCAS latency (CAS signifiant Column Address Strobe) : il s'agit du nombre de cycles d'horloge s'écoulant entre l'envoi de la commande de lecture et l'arrivée effective de la donnée. Autrement dit, il s'agit du temps d'accès à une colonne.
RAS Precharge Time (noté tRP, RAS signifiant Row Address Strobe) : il s'agit du nombre de cycles d'horloge entre deux instructions RAS, c'est-à-dire entre deux accès à une ligne. opération.
RAS to CAS delay (noté parfois tRCD) : il s'agit du nombre de cycles d'horloge correspondant au temps d'accés d'une ligne à une colonne.
RAS active time (noté parfois tRAS) : il s'agit du nombre de cycles d'horloge correspondant au temps d'accés à une ligne.
Les cartes mémoires sont équipées d'un dispositif appelé SPD (Serial Presence Detect), permettant au BIOS de connaître les valeurs nominales de réglage définies par le fabricant. Il s'agit d'une EEPROM dont les données seront chargées par le BIOS si l'utilisateur choisi le réglage « auto ».
La correction d'erreurs :
Certaines mémoires possèdent des mécanismes permettant de pallier les erreurs afin de garantir l'intégrité des données qu'elles contiennent. Ce type de mémoire est généralement utilisé sur des systèmes travaillant sur des données critiques, c'est la raison pour laquelle on trouve ce type de mémoire dans les serveurs.
Bit de parité :
Les barrettes avec bit de parité permettent de s'assurer que les données contenues dans la mémoire sont bien celles que l'on désire. Pour ce faire, un des bits de chaque octet stocké en mémoire sert à conserver la somme des bits de données.
Le bit de parité vaut 1 lorsque la somme des bits de données est impaire et 0 dans le cas contraire.
De cette façon les barrettes avec bit de parité permettent de vérifier l'intégrité des données mais ne permettent pas de corriger les erreurs. De plus pour 9 Mo de mémoire, seulement 8 serviront à stocker des données, dans la mesure où le dernier mégaoctet conservera les bits de parité.
Barrettes ECC :
Les barrettes de mémoire ECC (Error Correction Coding) sont des mémoires possédant plusieurs bits dédiés à la correction d'erreur (on les appelle ainsi bits de contrôle).
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