La Structure physique de la mémoire RAM

2 septembre 2018

La Structure physique de la mémoire RAM.

La mémoire est organisée sous la forme d’une grille dont chaque nœud correspond à un transistor. On utilise la capacité résiduelle du transistor pour stocker l’information.

  • Le processeur envoie l’adresse complète au multiplexeur / dé multiplexeur de la mémoire, le MUX, et spécifie s’il s’agit d’une lecture ou d’une écriture.
  • Le circuit de multiplexage divise l’adresse en deux parties. Les bits de poids fort contiennent l’adresse de la ligne et les bits de poids faibles l’adresse de la colonne. Le signal Row Adress Strob ( RAS ) est généré pour indiquer à la DRAM qu’il s’agit d’une adresse ligne. Puis le signal Column Adress Strob ( CAS ) est généré pour indiquer à la DRAM qu’il s’agit d’une adresse colonne.
  • Si une lecture est effectuée alors le bit, situé à l’intersection de la ligne et de la colonne, est envoyé sur la ligne de donnée. Dans le cas contraire la donnée est écrite à la même intersection.

La mémoire est composée de transistors que l’on utilise comme des condensateurs. Afin de compenser les pertes de charge de ces condensateurs la mémoire doit être régulièrement rafraîchie. Pendant le rafraîchissement, il n’y a pas d’accès possible à la mémoire, ni en lecture ni en écriture. Le processeur doit attendre quelques cycles pour que le rafraîchissement soit terminé. Ces temps d’attente, appelé en anglais Waitstates ou Temps de Latence, font chuter les performances du système. On s’efforce donc de les réduire autant que faire se peut. Ils ne sont pas les mêmes pour tous les composants, de sorte qu’il existe des composants de mémoire plus ou moins rapides.
Les temps d’accès s’évaluent en nano secondes et sont compris entre 40 ns et 120 ns. Une nano seconde vaut un milliardième de seconde = 10-9 s ! ). Plus ce temps est long, plus le composant de mémoire est lent.
La vitesse de rafraîchissement ne peut pas s’adapter à la vitesse d’accès des composants de mémoire. Elle est tenue de respecter des limites bien précises imposées par la construction de la carte mère. Pour les cartes mères modernes, on exige en général un temps d’accès de 60 ns , 70 ns ou 80 ns. L’utilisation de composants de mémoire plus lents provoque en général de graves erreurs de lecture alors que des composants plus rapides n’apportent aucun gain de vitesse supplémentaire. Au contraire, les mémoires très rapides, par exemple avec 40 ns de temps d’accès nécessitent éventuellement aussi un rafraîchissement plus rapide et si la carte mère ne le fournit pas en temps voulu, il y a de fortes chances pour que la mémoire ait déjà tout oublié. La perte de performance due aux temps d’attente est très sensible sur les cartes mères modernes cadencées à 100 Mhz et davantage. Pour remédier à ce problème, on utilise deux procédés fondamentalement différents, seuls ou combiné:
Un cache externe de mémoire statique, généralement de 256 Ko.
De nouvelles technologies des mémoires, les RAM EDO, BEDO, SDRAMRDRAM

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