Les processeurs et les memoires

Les Mémoires

En informatique, la mémoire est un dispositif électronique qui sert à stocker des informations. La mémoire est un composant essentiel, présent dans tous les ordinateurs, ainsi que les consoles de jeux, les GPS et de nombreux appareils. Les mémoires sont vendues sous forme de pièces détachées de matériel informatique, ou de composants électroniques. Les différences entre les pièces sont la forme, l'usage qui en est fait, la technologie utilisée, la capacité de stockage et le rapport entre le coût et la capacité. Les types de memoires sont:

  1. La mémoire cache (également appelée antémémoire ou mémoire tampon) est une mémoire rapide permettant de réduire les délais d'attente des informations stockées en mémoire vive. En effet, la mémoire centrale de l'ordinateur possède une vitesse bien moins importante que le processeur. Il existe néanmoins des mémoires beaucoup plus rapides, mais dont le coût est très élevé. La solution consiste donc à inclure ce type de mémoire rapide à proximité du processeur et d'y stocker temporairement les principales données devant être traitées par le processeur. Les ordinateurs récents possèdent plusieurs niveaux de mémoire cache :
    • La mémoire cache de premier niveau (appelée L1 Cache, pour Level 1 Cache) est directement intégrée dans le processeur. Elle se subdivise en 2 parties :
    • La première est le cache d'instructions, qui contient les instructions issues de la mémoire vive décodées lors de passage dans les pipelines.
    • La seconde est le cache de données, qui contient des données issues de la mémoire vive et les données récement utilisées lors des opérations du processeur.

    Les caches du premier niveau sont très rapides d'accés. Leur délai d'accès tend à s'approcher de celui des registres internes aux processeurs.
    • La mémoire cache de second niveau (appelée L2 Cache, pour Level 2 Cache) est située au niveau du boîtier contenant le processeur (dans la puce). Le cache de second niveau vient s'intercaler entre le processeur avec son cache interne et la mémoire vive. Il est plus rapide d'accès que cette dernière mais moins rapide que le cache de premier niveau.
    • La mémoire cache de troisième niveau (appelée L3 Cache, pour Level 3 Cache) autrefois située au niveau de la carte mère (utilisation de la mémoire centrale), elle est aujourd'hui intégré directement dans le CPU.

    Tous ces niveaux de cache permettent de réduire les temps de latence des différentes mémoires lors du traitement et du transfert des informations. Pendant que le processeur travaille, le contrôleur de cache de premier niveau peut s'interfacer avec celui de second niveau pour faire des transferts d'informations sans bloquer le processeur. De même, le cache de second niveau est interfacé avec celui de la mémoire vive (en l'absence de cache de troisième niveau intégré), pour permettre des transferts sans bloquer le fonctionnement normal du processeur.
  2. Une mémoire vive (RAM de l'anglais Random Access Memory) désigne une mémoire où chaque information stockée peut en tout temps être consultée, ou modifiée. La mémoire centrale des ordinateurs est la plupart du temps une mémoire vive volatile.
  3. Par opposition, une mémoire morte (ROM, de l'anglais Read Only Memory) est une mémoire où les informations ne peuvent pas être modifiées. Les mémoires mortes sont utilisées par exemple pour stocker définitivement des logiciels enfouis.
  4. Une mémoire volatile est une mémoire où les informations sont perdues lors de la mise hors tension de l'appareil. Par opposition, une mémoire rémanente ou non volatile est une mémoire où les informations sont conservées même après la mise hors tension de l'appareil. Les mémoires rémanentes sont utilisées pour les téléphones portables, les autoradios, les GPS, ou les appareils photo numériques.
  5. Une mémoire flash est une mémoire rémanente dont le contenu peut être intégralement effacé en une seule opération. Les premières mémoires de ce type pouvaient être effacées par une exposition à l'ultraviolet.

Dans la plupart des mémoires, les informations sont classées par adresses, à l'exception des mémoires adressable par contenu. Celles-ci sont utilisées notamment pour créer des tableaux associatifs. La mémoire virtuelle est un mécanisme qui permet de simuler la présence d'un type de mémoire en utilisant un autre type. Il est utilisé par exemple pour simuler la présence de mémoire vive en utilisant de la mémoire de masse.