les portes I/O

1.5. LES PORTS I/O

1.5.1. Le port série

L'interface série asynchrone a été la première à proposer une communication de système à système. Le terme

asynchrone sous−entend qu'il n'y a aucune synchronisation ou signal d'horloge pour rythmer le transfert. Les

caractères sont envoyés avec un temps de latence arbitraire.

Il est alors nécessaire d'indiquer l'envoi et la fin de l'envoi d'un caractère (un Byte). A cet effet, chaque Byte est

précédé d'un bit de départ (start bit). Ce dernier sert à indiquer au système récepteur que les 8 bits qui suivent

constituent les données. Celles si sont suivies d'un ou de deux bits de stop. Cela permet au récepteur de clore le

traitement en cours et d'effectuer les opérations requises sur le Byte.

Le terme d'interface série décrit la méthode utilisée pour l'envoi des données. En effet, celles−ci sont envoyées bit

par bit, à la queue leu leu. Ainsi, un fil est utilisé pour les données dans chaque direction. Les autres fils servent aux

"commandes" de transfert. Si ce procédé a comme principal avantage de permettre tous les transferts

bidirectionnels, il présente l'inconvénient d'être lent. Un autre point fort du sériel par rapport au parallèle est la

longueur de câble possible sans perte de données.

Un des exemples les plus connus des câbles parallèles est le câble RS−232C (Recommanded Standard 232 Revision

C).

Les usages les plus courants du sériel sont :

· les modems ;

· les traceurs ;

· la souris.

En résumé, tout ce qui nécessite une communication bidirectionnelle.

Les prises séries

Il existe deux types de prises séries, la DB9 et la DB25. Ces deux prises sont à pins et sont de forme trapézoïdale.

La DB9 possède 9 pins, elle est généralement utilisée pour la connexion d'une souris ou d'un modem. La DB25

possède 25 pins. Un PC est généralement vendu avec 2 prises sérielles, le COM1, généralement une DB9 et le

COM2 de type DB9 ou DB25. En fait, le PC supporte jusqu'à 4 COM.



Configuration

Chaque prise série doit posséder sa propre adresse et son propre IRQ. Ces valeurs sont affectées par défaut, mais

peuvent être modifiées si la carte I/O le permet.

Le principal problème réside dans le fait que les 4 COM se partagent seulement deux IRQs. Ainsi, si vous installez

une souris sur le COM1 et un modem sur le COM3, ces deux composants ne fonctionneront jamais simultanément,

car ils partagent le même IRQ. Ce problème peut être facilement réglé sur les cartes I/O ou cartes mères récentes.

En effet, elles permettent l'usage d'une IRQ différente pour chaque port.

Configuration des ports sériels :

Port Adresse IRQ

COM1 3F8H 4COM2 2F8H 3

COM3 3E8H 4

COM4 2E8H 3

L'UART

Le coeur d'un port série est l'UART (Universal Asynchronous Receiver / Transmitter). Ce composant convertit les

données du PC qui sont toujours en mode parallèle, en mode série pour son envoi et effectue la manoeuvre inverse

pour le retour. L'usage d'un UART n'est pas limité au port série, en fait la plupart des périphériques en font usage

(port jeu, disque dur, ...).

Pour connaître le type de chip utilisé dans votre PC, faites appel au programme MSD généralement situé dans le

répertoire de Windows. Il existe plusieurs versions de ce chip dont voici les spécificités :

8250 Ce composant a été utilisé dans les XT, il contient quelques bugs relativement inoffensifs. De

plus, il ne contient aucune mémoire cache (registres), il est donc excessivement lent.

8250A Ce composant corrige les bugs de la version précédente, y compris un concernant le registre

d'interruptions. Il ne peut être utilisé dans un XT. Il requiert donc un PC AT et supporte mal les

vitesses égales ou supérieures à 9600 bps. D'un point de vu logiciel, il apparaît comme un 16450.

8250B Ce composant corrige les bugs du 8250 et fonctionne sur des machines non−AT. Il connaît les

mêmes limitations concernant les vitesses de transfert que le 8250A.

16450 Ce composant est issu du 8250A, il est donc uniquement destiné à des PC AT. Le fait qu'il

fonctionne plus rapidement que ses prédécesseurs en fait le chip UART le plus répandu

actuellement. Il représente même le minimum requis pour OS2. L'augmentation de vitesse à été

obtenue par l'adjonction d'un registre d'un octet.

16550 Ce composant permet des accès au travers de multiples canaux DMA. En dehors du fait que son

FIFO buffer (First−In, First−Out mémoire cache) soit buggé et non utilisable, il est nettement plus

rapide que le 16450

16550A Ce composant corrige le bug du précédent et permet ainsi le fonctionnement du FIFO buffer. Il est

recommandé de l'utiliser si vous faites souvent des communications à une vitesse supérieure à

9600 Bps. La taille de son registre est de 16 octets, et il supporte les accès DMA.

16650 Dernier cri dans le domaine, ce composant possède un registre FIFO de 32Ko et supporte la

gestion d'énergie. Ce chip n'est pas proposé par National Semiconductor, qui est pourtant à

l'origine des autres UART.

16750 Ce composant, qui propose 64Ko de FIFO, est produit par Texas Instruments

Les prises Loopback

Lorsque vous rencontrez des problèmes de connexion sérielle, il est toujours difficile de distinguer entre les causes

matérielles et logicielles. Vous trouverez dans le commerce ou sur Internet de nombreux programmes de test

destinés à examiner la partie hardware. Ceux−ci vous demandent souvent l'insertion d'une prise loopback dans le

port sériel testé. Cette prise est en fait une boucle qui permet de simuler une connexion sans pour autant devoir

posséder un second PC.

1.5.2. Le port parallèle

Le port parallèle d'un PC est basé sur un transfert de type parallèle. C'est−à−dire que les 8 bits d'un octet sont

envoyés simultanément. Ce type de communication est nettement plus rapide que celui d'un port série. Le principal

défaut de ce type de port est que de longs câbles ne peuvent être utilisés sans l'adjonction d'un amplificateur de

signal en ligne.

En effet, la longueur officielle est limitée à trois mètres sans perte de données. En fait, il est possible de dépasser

cette longueur en veillant à certains points.

le câble doit posséder un bon blindage.

contrôlez l'environnement du câble. La présence de transformateur ou autre source électromagnétique à proximité

du câble peuvent générer toutes sortes de dysfonctionnement.

Prises parallèlesLa prise standard d'un port parallèle est la DB25, la prise trapézoïdale à 25 broches. Il

est aussi très courant d'utiliser un câble avec une prise dite Centronic pour se connecter

à une imprimante. Ce type de prise est aussi de forme trapézoïdale, par contre elle n'est

pas à broches. En effet, elle contient un long connecteur sur lequel sont fixés 36 contacts métallisés ou dorés. On

parle alors de câble imprimante.

Configuration du port parallèle

Le paramétrage des ports parallèles est beaucoup plus simple que celui des ports sériels. En standard, le PC est

équipé d'un seul port parallèle, mais il serait tout à fait possible d'en rajouter un second. Dans la plupart des Bios,

une interruption est d'ailleurs réservée d'office à cet effet, que le port soit présent ou non. Dans de nombreux cas, le

second port est désactivé et l'IRQ 5 est réutilisée pour un autre composant.

Configuration des LPT :

N° de LPT Adresse IRQ

LPT1 378 H 7

LPT2 278H 5

Les types de ports parallèles

Il existe différents types de ports parallèles dont voici la liste :

ORIGINAL UNIDIRECTIONNEL

Ce type est la toute première version du port parallèle. Ce port n'était pas bidirectionnel et le seul type de

communication possible était du PC en direction d'un périphérique. Son débit pouvait atteindre 60 Ko par secondes.

TYPE 1 BIDIRECTIONNEL

Introduit en 1987 par IBM pour sa gamme PS2, ce port bidirectionnel ouvrait la porte à un vrai dialogue entre un PC

et un périphérique. Cela a pu être fait en envoyant au travers d'une pin inoccupée, un signal annonçant dans quel

sens va la communication. Il a été commercialisé aussi sous le nom de Extended Parallel ou PS/2 Type. Tout en

restant compatible avec le port unidirectionnel, il offrait des débits pouvant atteindre 300 Ko/s selon le type de

périphérique utilisé.

TYPE 3 DMA

Ce type de port utilise le DMA Auparavant le processeur envoyait chaque octet au port, contrôlait son envoi, et

envoyait enfin le suivant. Le DMA permet de stocker les données à envoyer dans un bmoc de mémoire, déchargeant

ainsi le processeur. Son usage à été limité à la gamme IBM PS/2, à partir du Modèle 57.

EPP

Le port parallèle EPP (Enhanced Parallel Port) a été développé par Intel, Xircom et Zenith. Il a pour but de définir

une norme de communications bidirectionnelle entre des périphériques externes et un PC.

ECP

Mise au point par Microsoft et Hewlett−Packard, cette norme ECP (Extended Capabilities Ports) est presque

identique à l'EPP. En plus, le port parallèle peut utiliser le DMA et une mémoire tampon (buffer) permet d'offrir de

meilleures performances.

1.5.3. USB

Ce nouveau port se présente sous la forme de deux petites prises à l'arrière du PC.

Les caractéristiques de l'USB :

L'Universal Serial Bus permet de gérer les périphériques externes comme un réseau. Les périphériques sont reliés

entre eux par un mince câble unique. Ce dernier ne se contente pas de permettre aux données de circuler, il va

jusqu'à fournir l'alimentation électrique de chaque composant.

Nombre de périphériques

L'USB support jusqu'à 127 périphériques au total.

Débit

Si le câble est de type blindé, brins de données torsadés, ce débit atteint 12 mégabits par seconde.

Si un câble de non−blindé non−torsadé est utilisé, le débit tombe alors à 1,5 Mbits par secondes.

Hot Plug'n Play

Ce terme barbare signifie simplement que les branchements des périphériques peuvent s'effectuer à chaud, sans

extinction de l'ordinateur. Il suffit de brancher le périphérique à l'emplacement désiré de la chaîne. Aucun

paramétrage ne doit être effectué sur ce dernier, pas d'ID ou d'adresse à définir. Le système d'exploitation va alors

reconnaître le périphérique automatiquement et charger son pilote.

Si celui−ci ne peut pas être trouvé, il sera alors demandé à l'utilisateur (CD ou disquette).

Ce pilote support un chargement à chaud, il peu ainsi être chargé et déchargé en cours de session. Si le périphérique

devait être débranché, le pilote sera alors retiré de la mémoire sans nécessiter de redémarrage de la machine.

Alimentation Électrique

L'USB prend aussi en charge l'alimentation des périphériques connectés, selon leur consommation. En effet, la

norme autorise une consommation maximum de 15 watts par périphérique. Si ce chiffre est largement suffisant pour

une paire d'enceinte, il n'en va pas forcément de même pour un scanner ou un lecteur CD.

C'est pour cette raison que de certains périphériques possèdent leur propre alimentation électrique. Mais, pas de

problème, l'USB se charge de les gérer. Vous n'aurez pas besoin de les allumer ou de les éteindre, l'USB activera

ces alimentations lors de l'allumage du PC, et les coupera à son extinction.

1.6. LES IRQ

Afin de garantir des traitements multitâches, le processeur doit traiter les commandes reçues et en même temps

surveiller toute activité des périphériques. Sur les anciens ordinateurs, le CPU allait interroger chaque périphérique

tous les X cycles. C'était en effet son seul moyen de savoir si ceux−ci avaient une requête à lui communiquer. Ce

procédé, nommé polling, avait le principal défaut d'être extrêmement gourmand en ressources.

Désormais, les interruptions matérielles (IRQ Interrupt ReQuest channel) sont utilisées. Si un événement se

produit sur un périphérique, celui−ci émet un signal pour en informer le processeur. Ainsi, celui−ci peut se

consacrer pleinement à sa tâche et ne s'interromps que lorsque cela est réellement nécessaire.

Les premiers PC ne disposaient que de 8 interruptions (N° 0−7). Il s'agit de liaisons physiues entre les périphériques

et un chip nommé PIC8259. Rapidement, cela n'a plus suffit et il a été nécessaire de prévoir une extension. Cela fut

fait simplement en greffant un second chip au premier (8−15). La liaison s'effectua par le second PIC8259 au

premier au travers de l'IRQ2. Cette dernière est nommée "cascade" ou IRQ9 redirigée. Désormais, ces deux chips

sont inclus dans un plus grand faisant partie du "Chipset".

1.6.1. Fonctionnement

Lorsqu'un composant émet un signal ( frappe clavier, mouvement de la souris,..) destiné à une IRQ, une routine

spéciale est activée. Elle commence par sauvegarder tous les registres du processeur dans une pile (stack). Ensuite,

elle dirige le système vers la table d'interruption. Cette table contient la liste des adresse mémoires correspondant

aux canaux d'interruptions. En fonction de l'interruption appelante, le programme correspond avec le composant au

travers du canal ainsi déterminé. Ce dernier pointera soit vers le composant lui−même, soit vers le driver qui le gère.

Par exemple, pour le disque dur, le vecteur pointera vers les codes du BIOS qui dirigent le contrôleur disque.





Toutes les interruptions standard sont appelées maskable interrupts. En d'autres termes, le processeur peut

parfaitement choisir d'ignorer temporairement le signal émis par celles−ci afin de terminer la tâche en cours. Le PC

dispose quand même d'une interruption non masquable (NMI) qui peut être utilisée en cas d'extrême urgence.

En ce cas, le CPU abandonne immédiatement tout travail en cours afin de se consacrer à son traitement. Cette NMI

n'est généralement utilisée que par des événements critiques pouvant mettre en danger la cohérence des données.

1.6.2. Paramètrage

Il est absolument nécessaire de ne placer qu'un seul périphérique par IRQ. Dans le cas contraire, seul un des deux

sera géré correctement. Le tableau ci−contre, vous permet de connaître les principales IRQ. L'IRQ 12 n'est réservée

que si le PC dispose d'un port souris PS2 intégré.

Table des IRQ pour un bus 16 bits ISA, EISA et MCA :

IRQ Bus Priorité Fonction Remarques

0 non 1 System Timer Câblé sur la carte mère

1 non 2 Contrôleur clavier Câblé sur la carte mère

2 reroutée − Cascade Remplacée par IRQ9

3 8/16bits 11 COM2 Peut−être utilisée par COM4 (conflit)

4 8/16bits 12 COM1 Peut−être utilisée par COM3 (conflit)

5 8/16bits 13 LPT2 Souvent libre

6 8/16bits 14 Contrôleur Floppy −

7 8/16bits 15 LPT1 −

8 − 3 Real−Time clock Câblé sur la carte mère

9 16bits 4 −

10 16bits 5 −

11 16bits 6 −

12 16bits 7 Port souris PS2 Occupé seulement si port PS2

13 − 8 Coprocesseur Câblé sur la carte mère

14 16bits 9 Premier contrôleur IDE −

15 16bits 10 Second contrôleur IDE −

1.6.3. Affectation des IRQ

L'ordre de priorité des IRQ est le suivant :

0, 1, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 3, 4, 5, 6, 7.

Les IRQ du second chip étant rerouté sur l'IRQ 2, ils se placent logiquement après l'IRQ 1. De plus, certaines sont

réservées pour des slots 8 ou 16 bits, d'autres sont câblées d'usine pour des composants fixés sur la carte mère.







1.7. LES DMA

Le DMA est un canal utilisé pour les transferts de données à haute vitesse. Il est souvent désigné sous le nom de

canal d'accès direct à la mémoire. Il va être utilisé avec les composants nécessitant de gros transfert de données à la

plus haute vitesse possible. Un port série n'utilisera pas de port DMA, mais une carte réseau en mobilisera souvent

un. Les premiers PC ( XT ) ne disposaient que de 4 canaux DMA, mais depuis les PC AT, ce nombre a été porté à 8.

Ce nombre a été obtenu grâce à l'ajout d'un second composant, greffé sur le premier. Ainsi, un canal a été détourné

de façon à assurer la liaison entre ces deux chips. On utilise à cet effet le canal n°0 que l'on met en liaison avec le

n°4. Ce dernier devient alors indisponible.

1.7.1. Fonctionnement

Le but principal du DMA est de prendre en charge les gros transferts de données libérant ainsi le processeur. Il offre

un canal détourné ( représenté en noir ci−dessous ). Le processeur ainsi libéré des tâhes de transfert peut se

consacrer à d'autres tâches.





Il convient de noter que les périphériques PCI n'utilisent pas le DMA.

Alors que dans un transfert DMA standard, le contrôleur DMA dirige le transfert, il arrive que le périphérique

décide de tout piloter. On parle alors de Bus Mastering. En effet, les périphériques modernes disposent de circuit

DMA nettement plus véloces que le bon vieux contrôleur intégré à votre carte mère. Cela permet, entre autres, des

nouveaux modes tels que l'Ultra ATA.

1.7.2. Paramètrage

(Il est important, lors des assignations de canaux DMA, de ne pas affecter deux fois un même canal. En effet, seul un

composant pourrait le gérer correctement. Le tableau ci−contre vous indique les DMA affectés par défaut dans les

PC de type AT.

Table des DMA 16 bit ISA, EISA et MCA :

DMA Fonction Bus slot

0 Dynamic RAM Refresh Aucun

1 Libre 8 bit

2 Contrôleur Floppy 8 bit

3 Libre 8 bit

4 Cascade Aucun

5 Libre 16 bit

6 Libre 16 bit

7 Libre 16 bit

1.8. LES MÉMOIRES

La mémoire est un composant de base de l'ordinateur, sans lequel tout fonctionnement devient impossible. Son rôle

est de stocker les données avant et pendant leur traitement par le processeur. Ces données sont d'apparence binaire et

mémorisées sous forme d'impulsions électriques (une impulsion est égale à 1, aucune impulsion est égale à 0).

Plusieurs types de mémoires sont utilisés, différentiables par leur technologie (DRAM, SRAM, ...), leur forme

(SIMM, DIMM, ...) ou encore leur fonctionnement (RAM, ROM,).

1.8.1. ROM (Read−Only Memory)

Ce type de mémoire est par définition une mémoire ne pouvant être accessible qu'en lecture. En fait, certaines

variantes peuvent être lues et écrites mais souvent de manière non permanente. On les utilisera pour stocker des

informations devant être rarement mise à jour. De plus, ces données ne seront pas perdues si la mémoire n'est plus

alimentée électriquement. Une des utilisations classique de la ROM est le BIOS des PC. En fait, on peut affirmer

que presque toutes les "puces" présentes sur la carte−mère sont des mémoires ROM, qu'il s'agisse du chipset ou

encore du Bios clavier. Un des défauts de ce type de mémoire est sa lenteur d'accès. Il existe plusieurs types de

mémoires ROM :

ROM Mémoire programmée de manière hardware en usine. Elle ne peut en aucun cas être

reprogrammé. Elle est souvent utilisée pour stocker des informations statiques (Bios clavier,

chipset, ...)

PROM

(Programmable

ROM)

Cette mémoire peut être programmé à l'aide d'un équipement spécifique, mais une seule fois

seulement.

EPROM (Erasable

Programmable

ROM)

Mémoire pouvant être reprogrammée autant de fois que nécessaire à l'aide d'un équipement

spécifique. Les chips de ce type comportent une ouverture vitrée sur la face supérieure. En

effet, ils sont effaçables à l'aide d'UV. Afin d'éviter toute altération involontaire des

données, cette face est recouverte d'un autocollant métallisé, ne laissant passer aucun UV.

Réfléchissez bien avant de le décoller...

EEPROM

(Electrically

Erasable PROM)

Mémoire réinscriptible à volonté. Contrairement à l'EPROM, aucun rayon UV n'est requis

pour l'effacer. En effet, cette opération peut se faire électriquement. Ce type de ROM est

utilisé pour les Bios pouvant être mis à jour par l'utilisateur (Bios Flash).

1.8.2. RAM (Random Access Memory)

Cette mémoire, à l'inverse de la mémoire ROM, peut être lue et écrite de manière standard, tout en étant nettement

plus rapide. Il s'agit d'une mémoire volatile ce qui sous−entend que son contenu est perdu lorsqu'elle n'est plus

alimentée électriquement. Lorsqu'il est sujet de mémoire vive, de mémoire cache, il s'agit toujours de mémoire

RAM. Ce type de mémoire se décline en deux grandes catégories :

SRAM (Static

RAM)

Mémoire statique. Cette mémoire a l'immense avantage de pouvoir stocker une valeur pendant une

longue période sans devoir être rafraîchie. Cela permet des temps d'accès très court (8−20ns). Les

deux inconvénients sont son coût très élevé et son encombrement.

DRAM

(Dynamic

RAM)

Mémoire dynamique. A l'inverse de la mémoire SRAM, elle doit être rafraichie plusieurs fois par

secondes, ce qui en augmente le temps d'accès (50−80ns). Par contre son coût est nettement

inférieur et son encombrement faible. Il est facile de placer 64 Mo sur une barrette DIMM

( 13/3cm).

La vitesse

Lors de l'achat de mémoire, il est important d'en spécifier la vitesse désirée. Celle−ci est exprimée

en nanoseconde et varie selon le type, l'age et la fonction de la mémoire désirée. Par exemple,

pour de la mémoire vive, on compte actuellement entre 70 et 50 ns, alors que par le passé, cette

valeur pouvait atteindre 120 ns. La vitesse est normalement inscrite sur les circuits DIP qui

composent la mémoire. Une barrette à 60 ns portera une inscription se terminant par −06 ou −60.

Emplacement de la mémoire

Dans un PC, le composant le plus rapide est le processeur. Il n'accède jamais à des mémoires de masse directement

(disque dur, CD, ... ), car celles−ci sont extrêmement lentes. Toute information traitée est ainsi préalablement

stockée dans la mémoire vive. Cette dernière présente aussi l'inconvénient d'être très lente, le processeur perd ainsi

beaucoup de temps à attendre que les données arrivent. La première étape pour résoudre ce problème a donc

consisté à accélérer cette mémoire vive. L'arrivée des barrettes EDO, SDRAM et Rambus permet d'en augmenter

nettement les possibilités, mais sans totalement résoudre ce problème.

Nom Type Emplacement Fonction

Mémoire

vive

DRAM Carte Mère Mémoire principale du PC. Sa taille varie généralement entre 32 et

264 Mo pour les PC courants, mais pourrait monter jusqu'à plusieurs

Go. Sa vitesse oscille entre 50 et 70 ns. C'est ici que sont stockées

toutes les informations

Cache

Level 2

(L2)

SRAM Carte Mère, carte SEC

ou encore inclus dans le

CPU

Cette mémoire a une vitesse située entre 8 et 20 ns pour une taille

comprise entre 256 ko et 2 Mo. Sa position varie selon le processeur

utilisé.

Cache

Level 1

(L1)

SRAM CPU D'une taille comprise entre 8 et 128 ko, cette mémoire est toujours

placée dans le processeur. Elle est souvent appelée cache interne ou

registres

1.8.3. La mémoire cache

Dans un ordinateur récent, le processeur est généralement le plus rapide. Il peut ainsi traiter une quantité

d'information extrêmement conséquente par seconde et donc répondre dans un délai très court à toute demande.

Cette situation serait idyllique s'il était approvisionné suffisamment rapidement en données, ce qui n'est

malheureusement pas le cas. En effet, les mémoires de masse, tel q'un disque dur, sont beaucoup trop lentes pour

garantir un débit suffisant. La mémoire vive permet d'améliorer les temps d'accès mais reste bien en deçà des

La mémoire cache permet de corriger grandement ce problème. Composée de mémoire SRAM donc très rapide, elle

diminue les temps d'attente du processeur. Malheureusement, son coût extrêmement élevé en empêche l'usage

comme mémoire vive. En effet, la quantité requise placerait un PC à un prix inabordable. Elle est donc utilisée en

petites quantités sur la carte−mère de manière à apporter des gains de vitesses seulement où cela est vraiment

nécessaire.

Il convient de ne pas confondre la mémoire cache physique (L1 ou L2) avec les autres sortes de caches. Une

mémoire de masse peut−être vendue avec une mémoire cache intégrée. Ainsi de plus en plus de disques durs sont

vendus avec de petites mémoires caches intégrées, qui ont pour effet d'en accélérer le débit. Dans certains cas, on

parle de cache disque, tels que smartdrive (fourni avec le Dos). Il ne s'agit ici que d'une fonction logicielle qui

permet d'augmenter le débit d'un disque (dur ou CD). Le procédé est simple, une partie de la mémoire vive est

utilisée comme tampon pour les écritures sur ledit disque. Si cela permet effectivement d'en augmenter un peu les

performances, c'est au détriment de la mémoire utilisable.

1.8.4. Fonctionnement

La mémoire vive fonctionne généralement à la fréquence de la carte mère, qui, depuis le 486DX2, est inférieure à

celle du processeur. Sa lenteur ainsi que la différence de fréquence oblige ce dernier à patienter sur la mémoire

vive. Ainsi de nombreux cycles sont perdus sans raison valable. La mémoire cache Level 2 vient donc se placer

entre ces deux éléments. Plus rapide que la mémoire vive, elle offre des temps de réponse acceptables pour le

processeur. Le but est que le processeur n'ait jamais à demander une donnée directement à la mémoire vive, il doit

pouvoir la trouver dans la mémoire cache.

Pour qu'un tel système fonctionne, il est évident que la mémoire cache doit être alimentée en données par la

mémoire vive avant que le processeur ne formule une demande. Le cache fonctionne donc par anticipation

technique jamais totalement parfaite. Grâce à un algorithme complexe, il va déposer dans le cache les données que

le CPU devrait demander aux prochains cycles. Et cela s'avère juste la plupart du temps, le pourcentage de réussite

tend à le prouver. Lorsque les valeurs résultantes sont retournées par le processeur, le circuit inverse est utilisé. Les

valeurs sont écrites dans la mémoire cache, puis lorsque les ressources sont faiblement occupées, dans la mémoire

vive.

Le cache Level 1 est situé dans le processeur. A l'instar du cache Level 2, il sert aussi de mémoire tampon entre un

élément lent et un plus rapide. Le plus lent est évidemment la mémoire cache L2, alors que le rapide est le

processeur.



Le graphique précédent illustre bien les différences de vitesse entre les différents composants. Une configuration

équipée d'un Pentium 200Mhz est représentée dans cet exemple.

N° Elément Fréquence (Mhz) Vitesse Type de mémoire

1 Disque dur − 12ms Masse

2 Mémoire vive 66Mhz 60ns DRAM

3 Cache L2 66Mhz 10ns SRAM

4 Cache L1 200Mhz 8ns SRAM

5 Processeur 200Mhz −

1.8.5. La mémoire vive

La mémoire vive est la mémoire principale du PC. Toutes les instructions

devant être traitées par le processeur y transitent. Sans cette mémoire, le

fonctionnement même de l'ordinateur est impossible, le PC refusant de

démarrer. La taille de mémoire vive a une grande importance sur le

fonctionnement efficace de l'ordinateur. Un PC ne disposant pas d'au moins 32

mégaoctets (32Mo) sera incapable de faire fonctionner correctement Windows. 64 Mo permettent un usage correct

d'un ordinateur destiné à la bureautique sous Win 98.

La quantité de mémoire peut généralement être augmentée facilement. Pour cela, il convient de tenir compte du type

de mémoire utilisée, de la carte mère et des disponibilités des fournisseurs.

Augmentation de la mémoire

La façon dont est disposé la mémoire dans votre PC dépend beaucoup la génération de ce dernier. Il est rare que la

mémoire soir composée de barrettes SIMM ou DIMM indépendantes les unes des autres. En effet, le bus d'adressage

du CPU fixe le nombre de barrettes devant être utilisées simultanément. Par exemple, un Pentium possèdent un bus

d'adressage de 64 bits. Ainsi, 2 barrettes de 32 bits devront être utilisées simultanément.

L'ensemble des supports devant être adressés simultanément s'appelle une BANK. Un PC actuel propose

généralement entre 2 et 4 Bank, numérotées à partir de 0. L'usage de celle−ci est régi par un certain nombre de

règles.

Tous les supports d'une Bank doivent être remplis sous peine de ne voir aucun des supports reconnus.

Ne jamais placer des barrettes de mémoires de différentes capacités au sein d'une même Bank.

Toutes les barrettes d'une Bank devront avoir la même vitesse.

De plus veillez à toujours vérifier dans le manuel de la carte−mère quelles sont les combinaisons de mémoires

possibles.

Prenez garde a ne jamais tenir une barrette de mémoire par les contacts (dorés ou argentés), cela pourrait en

altérer la qualité.

Attention à l'électricité statique, la mémoire est bien l'élément le plus sensible à ce genre de contrainte. Le port d'un

bracelet anti−statique n'est pas requis, il suffit de vous mettre à la terre en touchant un élément métallique.

Lors de l'insertion d'une barrette, commencez par en repérer le bon sens. Un de ses côtés possède une encoche qui

sert de détrompeur. La barrette doit pouvoir s'insérer quasiment tout seul dans le support.





La mémoire FPM (Fast Page Mode)

Désormais dépassée, elle équipait la plupart des 386 et des 486. Disposant d'un temps d'accès de 70 ns ou 60 ns,

cette dernière offre des performances inacceptables pour toute machine dont la vitesse du bus est supérieure à 66

Mhz ( Pentium, Pentium Pro,...).

La mémoire EDO (Extended Data Out)

Ce type de mémoire, qui se présente généralement sous la forme d'une barrette SIMM de 72 pins, est utilisable par

tous les PC de la gamme Pentium dotés d'un chipset Triton ou plus récent. Le principe utilisé par la mémoire FPM

perd toute efficacité si le processeur travaille trop vite (vitesses supérieures à 33 Mhz ). C'est là qu'intervient la

mémoire EDO. En effet, elle intègre un jeu de cellules mémoire à la sortie qui contient les données qui vont être

demandées par le processeur. Il s'agit, en quelque sorte, d'une mémoire cache intégrée à la mémoire vive. Ce type de

mémoire a généralement un temps d'accès de 60 ou 50 ns. Pour des raisons de performances et stabilité, la mémoire

EDO et FPM ne doivent pas être utilisées simultanément.

La mémoire BEDORam (Burst EDO)

Au−dessus de 66 Mhz, il sera préférable d'utiliser de la Burst EDORAM(mode rafale). Ce type de mémoire

sous−entend que le processeur va demander les données stockées aux prochaines adresses. Elle en charge alors

quatre automatiquement en un cycle d'horloge.

La mémoire SDRAM (Synchronous Dram)

Depuis l'apparition des processeurs DX2, il existe une différence de vitesse entre le processeur et la carte mère. La

mémoire étant placée sur cette dernière, il n'est pas rare qu'elle soit jusqu'à 3 fois plus lente que le CPU. La

SDRAM présente l'avantage de fonctionner à la même fréquence que le processeur. Ainsi, elle est à même

d'anticiper ses demandes et d'offrir un temps de réponse minimum.

La mémoire MDRAM (Multibank DRAM)

Proposée par la société MoSys, il s'agit d'une mémoire SDRAM améliorée de manière à permettre un accès rapide

avec une large bande passante. La mémoire MDRAM est synchronisée à 333 Mhz et peut fournir un débit de 666

Mbytes/s. On peut imaginer celle−ci comme un ensemble de blocs de mémoire de 32 ko indépendants. Chacun

disposant d'une interface propre de 32 bits. Ils sont reliés ensemble à l'aide d'un bus commun.

La mémoire DDR−SRAM

Afin d'augmenter le débit de la mémoire, la mémoire DDR−SRAM est capable de transférer des données sur les

courbes montantes et descendantes du signal. Cette technologie est appelée Double Data Rate (DDR) permet des

transferts de l'ordre de 1,03 Go/s. La mémoire de type DDR−SRAM ou SRAM II a été acceptée comme standard

par huit grands fabricants (Samsung, Nec, Toshiba,...)

La mémoire SLDRAM

Le standard SLDRAM est un nouveau standard ouvert, libre de royalties proposé par SyncLink, un consortium

regroupant les principaux constructeurs de DRAM. Ce standard est très proche des mémoires de type RDRAM

proposées par Rambus. La SLDRAMpropose un double bus de données à 200 Mhz, 16 bits et orienté paquets. Il

permettrait des débits de l'ordre de 800 Mo par secondes.

La mémoire Rambus

Rambus propose une toute nouvelle approche de la mémoire actuelle. Pour eux, la

mémoire n'est pas seulement une barrette ou une puce, mais un système complet. C'est

effectivement le seul moyen d'obtenir une mémoire efficace et cohérente. La

technologie Rambus est proche des réseaux à topologie bus ou des chaînes SCSI. A la

base se trouve un contrôleur chargé de piloter l'ensemble. Il alimente un bus à haute

vitesse, où la mémoire est connectée en série. Le tout étant terminé par une résistance le

terminateur. Tout cela permet d'atteindre une fréquence de 800 Mhz et des débits

calculés de l'ordre de 1,6 Go par secondes. Les informations de contrôles sont

transmises via des lignes dédiées, séparées des lignes de données. Les données sont

émises sur les crêtes ascendantes et descendantes du signal d'horloge.

1.8.6. Les supports mémoires

La forme sous laquelle se présente la mémoire est un élément aussi important que la technologie utilisée. En effet,

chaque carte mère propose un certain nombre de support à un format donné. C'est donc cet élément qui définit les

possibilités d'extension de la mémoire. Généralement, les supports présents permettent d'accéder aux formats les

plus courants du moment. Mais si vous voulez absolument acquérir le dernier cri en matière de mémoire, il est

souvent nécessaire d'envisager aussi un changement de carte mère.

1.8.6. Les supports mémoires

La forme sous laquelle se présente la mémoire est un élément aussi important que la technologie utilisée. En effet,

chaque carte mère propose un certain nombre de support à un format donné. C'est donc cet élément qui définit les

possibilités d'extension de la mémoire. Généralement, les supports présents permettent d'accéder aux formats les

plus courants du moment. Mais si vous voulez absolument acquérir le dernier cri en matière de mémoire, il est

souvent nécessaire d'envisager aussi un changement de carte mère.

Les barrettes SIP

Les barrettes SIP (Single In−Line Package) sont tombées en désuétude depuis

un certain temps déjà. Elles se présentaient sous forme d'une barrette avec des

broches à insérer dans un compartiment récepteur. Ces barrettes avaient soit

une valeur de 256 ko, soit de 1 Mo. Leur seule utilisation actuelle est celle de

mémoire pour certaines carte graphique. Leur fragilité est l'une des raisons de

son faible succès, en effet, une patte pouvait être trop facilement pliée ou

cassée.

Les barrettes SIMM 8bits / 30 pins

mémoire SIMM (Single In−Line Memory Module) de 8 bits se présente

sous la forme d'une barrette d'environ 8.5 cm de long, sur laquelle sont fixés

des composants électroniques. Elle est aussi souvent appelée barrette SIMM

30 pins. On les place dans des connecteurs groupés par deux (386SX) ou

quatre (dès le 386DX), généralement les cartes mères comportent deux bank

(bank 0 et bank 1). Une bank doit impérativement être utilisée dans son intégralité. Ces barrettes peuvent avoir une

valeur de 256 ko, 1 Mo ou 4 Mo. Chaque barrette a une encoche dans l'angle inférieur gauche qui sert de

détrompeur, évitant ainsi de la monter à l'envers.

Les barrettes SIMM 32bits / 72 pins

La mémoire SIMM de 32 bits (appelée aussi SIMM 72 pins) se présente aussi

sous la forme d'une barrette, mais plus longue que les 8 bits (environ 10.5 cm).

Au niveau des valeurs, les SIMM 32 bits disponibles sont de 1 Mo, 2 Mo, 4

Mo, 8 Mo, 16 Mo, 32 Mo et 64 Mo. Ces barrettes sont surtout utilisées les

Pentium, ainsi que sur les carte−mères 486. Les barrettes SIMM 32 ont deux

détrompeurs, une encoche dans le coin inférieur gauche (comme les SIMM 8 bits) et une encoche arrondie au centre

de la barrette. Il n'est pas rare de trouver ces barrettes avec des composants sur les deux faces. Les barrettes

SIMM32 ont 72 connecteurs sur chaque face, mais ils sont liés entre eux. Ainsi, le connecteur 1 de la première face

est équivalent au premier de l'autre face.

Les barrettes DIMM

Les barrettes DIMM (Dual In−Line Memory Module) sont désormais

supportées par la plupart des PC récents.

Actuellement utilisées uniquement pour la mémoire SDRAM, elles se présentent sous la forme d'une barrette

longue de 13,3 cm. Adaptée aux Pentiums, elles sont composées de 64 bits (72 avec contrôle de parité), on les

appelle communément DIMM 168 pins. Une barrette DIMM a 84 connecteurs sur chaque face, mais chacun est

indépendant. Ces barrettes sont disponibles en 5 et en 3,3 V.

Les barrettes RIMM

Les barrettes RIMM (Rambus In−Line Memory Module) sont nées de la

spécification Rambus, crée par la société du même nom. Si elles sont

mécaniquement compatibles avec les barrettes DIMM , elles ne le sont pas

électriquement. Inutile donc d'essayer de les placer dans un support DIMM et d'en

espérer le bon fonctionnement. Ces barrettes présentes la particularité d'être lue en

ligne. En effet, les données entrant sur un côté de la barrette, traverses les

composants mémoires et ressortent de l'autre côté. La notion de Bank chère aux

DIMM, n'est pas applicables aux RIMM. Les barrettes sont toujours groupées par

trois mais des "continuity modules" peuvent être utilisées. Peu coûteuses, ces barrettes sans mémoire ont pour

unique fonction d'assurer la continuité du bus de données.

Les circuits DIP





Les Circuits DIP (Dual In−Line Package) ne sont actuellement plus utilisés comme

mémoire vive, mais plutôt comme mémoire cache. Ils sont facilement reconnaissables

à leur double lignée de broches. Lorsqu'ils faisaient office de mémoire vive, une carte

mémoire insérée dans un slot propriétaire ou une carte−mère particulière était

nécessaire. En effet, leur faible capacité (64 ko ou 256 ko) obligeait à en disposer un

nombre considérable pour atteindre un minimum de 640 ko de mémoire vive. Ce type de circuit est aussi utilisé

pour les BIOS. Ils existent sous forme de PROM , EPROM, EEPROM.Une encoche arrondie sur la face supérieurepermet d'insérer le circuit dans le bon sens. En effet, une marque identique est présente sur le support