Memoire Centrale

SUPPORT DE FORMATION :Mmoire centrale Par : Ghaouti Mohamed

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SUPPORT DE FORMATION : Mmoire centrale

auteur centre Outil formation module sq/item type doc millsime page 2M. ASTRE Beaumont Word 2000 sup. form. 06/03/09 2 - Mmoire

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TABLE DES MATIERES

TECHNOLOGIE DES MEMOIRES

Mmorisation informatique ...................................................................................................... 3 Classification et hirarchie ........................................................................................................

4 Caractristiques de la mmoire centrale ....................................................................................... 6 Les diffrents types de ROM ........................................................................................................ 7 ROM d'un PC ........................................................................................................

8 RAM ......................................................................................................................................... 9 Les diffrents types de RAM ........................................................................................................ 10 Installation de RAM sur un PC ................................................................................................... 12 RAM setup d'un PC .................................................................................................. 13 Exercices ............................................................................................... 14

MEMOIRE DU PC

Limites des PC .................................................................................................. 16Mmoire conventionnelle (de 0 640 Ko) ................................................................................... 17 Rsidents (TSR) et drivers sous MS/DOS .................................................................................... 19Mmoire suprieure (de 640 Ko 1 Mo) ..................................................................................... 21Mmoire tendue XMS .............................................................................................................

23

OPTIMISATION DE LA MEMOIRE CENTRALE

Utilitaires de gestion mmoire ...................................................................................................... 24 Buffer ........................................................................................................................................ 26 Cache processeur .................................................................................................................. 27 Cache disque ............................................................................................................................. 29 Disque virtuel ............................................................................................................................

30

ALLOCATION MEMOIRE

Mmoire virtuelle ......................................................................................................................... 31 Pagination .................................................................................................................................... 32 Exercices ................................................................................................... 35

ANNEXES : articles de presse ............................................................................................37



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TECHNOLOGIE : MEMORISATION INFORMATIQUE

MEMOIRES

On appelle mmoire tout dispositif capable de stocker des informations et de les restituer un organe detraitement n'importe quel moment. Pour cela, une mmoire est constitue des organes suivants :

Cellules de mmoires qui reoivent les informations sous forme binaire et les conservent. Organes d'accs qui permettent de slectionner les cellules auxquelles on veut accder. Organes de lecture et d'criture.

MEMOIRES ADRESSABLES ET NON ADRESSABLES

L'adressage dsigne la fonction permettant de slectionner un lment, parmi un ensemble d'lments demme type, par calcul d'adresse.

Dans les mmoires o les cellules sont parfaitement individualises, l'emplacement des informations (etpar consquent leur adresse) prexiste tout rangement de donne. Ces mmoires sont dites adressables(mmoire centrale, disque,...).

Par contre, une mmoire du type bande magntique n'est pas adressable car il n'y a pas d'associationentre une adresse et l'emplacement de l'information (les informations sont groupes en blocs et lamachine recherche une information en se basant sur le numro des blocs ou leur contenu).

UNITES DE LA MEMORISATION INFORMATIQUE

Unit de stockage lmentaire :

Le bit (Binary digIT) est une unit de mmorisation (0 ou 1) valable aussi bien pour la mmoirecentrale que pour les disques.

Unit de mesure de capacit :

L'octet est une unit de codification des caractres sur 8 bits, ayant pour multiples : Ko (Kilo-octet=1024 octets), Mo (Mga-octet=1024 Ko), Go (Giga-octet=1024 Mo), To (Tra-octet=1024 Go).

Unit d'adressage en mmoire centrale :

Le mot est une unit d'accs mmoire pour le processeur. C'est le plus petit groupement de cellulesadressables (pour un disque, l'unit d'adressage est le secteur) ; suivant les ordinateurs, le motcorrespond 1, 2 ou 4 octets (8, 16 ou 32 bits).

Units de temps d'accs

ms (milliseconde) = 10-3s : utilis pour les mmoires auxiliaires

ns (nanoseconde) = 10-9s : utilis pour les mmoires centrales (1 million de fois moins)



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TECHNOLOGIE : CLASSIFICATION ET HIERARCHIE

CLASSIFICATION DES MEMOIRES

Mmoires statiques : cellules mmoires pr-positionnes la construction. Ces mmoires sontgnralement adressables et le temps d'accs ne dpend pas de l'adresse. Exemple : circuits intgrs.

Mmoires magntiques cinmatiques : une tte magntique est mobile par rapport un support (ouvis-versa). Lorsque ces mmoires sont adressables (disque), le temps d'accs dpend de l'adresse et del'instant o l'accs est effectu. Ces mmoires sont utilises comme mmoires auxiliaires (mmoires demasse). Exemples : disques, bandes.

Mmoires optiques numriques : les disques optiques offrent une grande capacit, mais sont pluslents que les disques magntiques. Exemple : CD-Rom.

TABLEAUX RECAPITULATIFS

Mmoire centrale ou primaire (support immobile).

TYPE DE MEMOIRE VOLATILE ADRESSABLE EFFAABLEcircuits intgrs RAM

ROMouinon

ouioui

ouinon

Mmoire de masse ou secondaire (support en mouvement).

TYPE DE MEMOIRE VOLATILE ADRESSABLE EFFAABLEmagntique disque et disquette

bandenonnon

ouinon

ouioui

optique CD-Rom non oui non

HIERARCHIE DES MEMOIRES

Dans la hirarchie des mmoires, les cots et les temps d'accs sont inversement proportionnels.

Registres : petites mmoires internes du processeur (ou une interface).

Caches matriels : mmoires locales destines acclrer les changes entre deux lments (autour de15 ns pour un cache processeur de 2me niveau).

Mmoire centrale (de 50 70 ns) : espace de travail du processeur.

Mmoire de masse (disque, disquette, bande, CD-Rom,) : mmoires magntiques ou optiquespour lesquelles le temps d'accs est beaucoup plus long que pour la mmoire centrale.



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PROCESSEUR

registres32 bits

cache de 1er niveauexemple : 2 x 8 Ko

cache de 2me niveauexemple : 512 Ko

Mmoire centraleRAM ROM-Bios CMOS(Setup)

Contrleur disquecache disque

Carte vidoRAM vido

Interface (rseau,...)

registresROM

Mmoiresauxiliaires

(16 Mo 1 Go) Prom ou flash(256 Ko) (256 512 octets)

(256 Ko 2 Mo) (1 8 Mo)



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TECHNOLOGIE : CARACTERISTIQUES DE LA MEMOIRE CENTRALE

MEMOIRE CENTRALE

La mmoire centrale est la zone de travail du processeur, cest--dire quelle contient la partie active dusystme dexploitation, ainsi que le programme et les donnes en cours dutilisation. Cette mmoire estinvitablement lectronique puisque le processeur est incapable de traiter directement les donnes sursupport magntique. La quantit de mmoire centrale utilisable est limite par la taille du bus d'adresses(exprime en nombre de bits) et les possibilits du systme d'exploitation.

Tout au long de l'histoire de l'informatique, diffrentes technologies ont t utilises pour la mmoirecentrale (lignes retard, mmoires tores, mmoires bulles) jusqu'aux circuits intgrs (hritiers destransistors des annes 70).

CARACTERISTIQUES D'UN COMPOSANT DE MEMOIRE

Temps d'accs (en nanosecondes) : temps entre le moment o le processeur accde la mmoire etcelui o l'information est disponible.

Frquence d'accs = inverse du temps d'accs. Par exemple, 20 MHz = (1/50 ns) x 100.

Temps de cycle (= temps d'accs + temps de rafrachissement) : temps minimum entre le dbut d'unelecture (ou criture) et le dbut de l'opration suivante.

Capacit en nombre de bits.

Matire : silicium dans 90% des cas, mais certains ordinateurs emploient l'arsniure de gallium quiest 5 6 fois plus rapide (sur le Cray).

Volatilit : perte de l'information si une coupure d'alimentation survient (RAM).



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TECHNOLOGIE : LES DIFFERENTS TYPES DE ROM

DEFINITION

La ROM (Read Only Memory), dite mmoire morte, est une mmoire non volatile (rmanente) quin'autorise (en gnral) que la lecture de donnes qui y ont t introduites dfinitivement.

Une ROM contient les informations ncessaires au bon fonctionnement interne d'un ordinateur ou d'unpriphrique (routines systmes, paramtres de configuration).

DIFFERENTS TYPES DE ROM

ROM "classique" (1969)

C'est une mmoire dont le contenu est crit directement par le fabriquant du composant, d'aprs lesindications du constructeur de l'ordinateur. Les donnes contenues en ROM ne sont accessibles qu'enlecture par l'utilisateur de l'ordinateur.

PROM (Programmable ROM) ou OTP-EPROM (1969)

C'est une ROM non programme par le fabricant et livre vierge. Elle ne peut tre crite qu'une foispar le crateur du programme qu'elle va contenir ( l'aide d'un programmateur lectrique de PROM).

EPROM (Electrically Programmable ROM) ou REPROM (Reprogrammable ROM) ou UV-EPROM(1969)

C'est une mmoire rinscriptible plusieurs fois par programmation lectrique, aprs que le contenu aitt effac par exposition la lumire ultraviolette. Elle est utilise pour le test et la mise-au-point desprogrammes porter sur des ROM.

EEPROM (Electrically Erasable Programmable ROM) ou EAROM (Electrically Alterable ROM)(1980)

Le contenu de ce type de mmoire est modifiable par l'envoi d'un courant lectrique, sans dmontagede la carte mre ou de la carte d'extension. Cependant, on ne peut crire les informations qu'en uneseule fois et il faut toujours effacer les donnes avant d'en crire de nouvelles, ce qui rend l'EEPROMplus lente que la RAM. Ces mmoires sont utilises pour la configuration des cartes d'extension parlogiciel.

flash EPROM ou mmoire Flash (1988)

Cette mmoire est constitue de composants effaables partir du systme d'un ordinateur, mais parblocs entiers. Une mmoire flash facilite les mises jour et dispose d'une plus grande capacit quepour les EEPROM (pour un prix au bit moins lev).

Cette technologie est utilise dans les BIOS (depuis 1996) et les cartes d'extension au format cartede crdit (PCMCIA).



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TECHNOLOGIE : ROM D'UN PC

ROM-BIOS D'UN PC

La ROM-BIOS est un ensemble de micro-programmes (firmware) stocks dans une ROM, qui assurentles fonctions de base de l'ordinateur et dont l'accs est ralis aux moyens d'interruptions (matrielles oulogicielles). Il ne faut pas confondre la ROM-BIOS (en ROM) et le DOS-BIOS qui fait partie deMS/DOS (en RAM et sur disque).

CONTENU DE LA ROM-BIOS

Mini auto-test (POST : Power-On Self Test) :

Contrle de la configuration de l'ordinateur (processeur, ROM-Bios, RAM, clavier, souris, disques,lecteur de disquettes). En cas de problme, le BIOS avertit lutilisateur par lmission dunesuccession de bips sonores ou par laffichage dun code erreur.

Initialisation des zones de communications des composants matriels et de la table des vecteursd'interruptions, puis criture dans celle-ci des informations correspondant aux vecteurs de la ROM-BIOS.

Lancement des ventuels BIOS complmentaires (lis des extensions) dtects sur le bus systme(cartes graphiques, rseau, contrleur SCSI,...).

Programme de chargement du BOOT (programme d'amorage) qui se trouve sur le secteur 1 de lapiste 0 (1er secteur logique) du disque ou de la disquette.

Gestionnaire de services de bas niveau : sur demande d'un programme, ou du systme, legestionnaire assure certains services d'entre/sortie en rapport avec les priphriques (effacementd'cran, passage du mode texte au mode graphique, lecture disque, impression,...) ; ces fonctions de basniveau adressent directement le matriel.

Informations diverses : date du BIOS situe en F000:FFF0, octets d'identification ("FF" pour un PC,"FE" pour un XT, "FC" pour un AT,...) situs en FFFFE.

REMARQUES

Le BIOS peut tre spcifique un constructeur (les grands constructeurs IBM, Compaq, HP, ZDS,...l'adaptent au mieux leur machine) ou de type "prt porter" (achet chez AMI, Phoenix, Award,Chips Technologies ou OPTI). Si les fonctionnalits de base sont les mmes, certaines options peuventles diffrencier : scurit par mot de passe, nouveaux types de disques durs, gestions de mmoiresparticulires, antivirus intgr,

Les nouveaux BIOS peuvent tre mis jour (BIOS sur flash EPROM) par disquette outlchargement sur Internet. Avant, pour les anciens Pentium et les 486, la mise jour seffectuait parchangement de la Rom.

Les paramtres du Bios sont stocks dans la mmoire CMOS (voir Setup dun PC ).



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TECHNOLOGIE : RAM

DEFINITION

La RAM (Random Access Memory), dite mmoire accs alatoire ou mmoire vive, est une mmoirevolatile qui peut tre lue et crite.

La mmoire vive est donc l'espace de travail du processeur. Ce dernier travaillant squentiellement(une opration aprs l'autre, sur une donne aprs l'autre), il doit s'entourer d'auxiliaires capables destocker :

les instructions du programme en cours d'excution, les donnes manipules par les instructions, les rsultats de son travail,

BUS D'ADRESSES ET DE DONNEES

PROCESSEUR MEMOIRE

bus d'adresses

bus de donnes

Bus d'adresses

Le processeur envoie une requte de recherche d'un octet (pour un ordinateur 8 bits) par l'intermdiairedu bus d'adresse vers les 8 composants mmoire contenant les bits correspondants (reprage des bits lire ou crire).

Bus de donnes

Le transfert des informations entre processeur et composants de RAM est assur par le bus de donnes.



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TECHNOLOGIE : LES DIFFERENTS TYPES DE RAM

DRAM : RAM dynamique

Composition : Les cellules mmoires sont organises en lignes et en colonnes l'intersectiondesquelles se trouvent des transistors et des condensateurs. La prsence ou non d'une charge lectriquedans un condensateur est interprte comme un 1 ou un 0. Les transistors font eux office de vannescharges de rguler le trafic.

En fait, ladressage seffectue par case mmoire de 8 128 bits (RDRAM). Cest--dire qu chaquecase mmoire correspond un paquet de condensateurs fonctionnant de concert.

Conservation des donnes : quelques millisecondes sans rafrachissement. Les charges lectriques onttendance diminuer dans le temps jusqu' disparatre, ce qui oblige l'ordinateur les "rafrachir"priodiquement (tous les 1 2 millimes de seconde), c'est dire recharger les condensateurs par denouvelles impulsions lectriques, pour viter les pertes d'information. Ce mouvement lectriquepermanent justifie le terme de "dynamique".

Avantage : les DRAM offrent une capacit 4 fois suprieure aux produits statiques ( degrd'intgration gal) et sont donc bien plus conomiques.

Inconvnients : volatilit et existence de temps d'attente li au rafrachissement.

DIFFERENTES TECHNOLOGIES DE DRAM

La technologie de RAM dtermine le type dadressage des cellules mmoires. Pour utiliser unetechnologie de RAM particulire, il faut que le chipset de la carte mre laccepte.

Type de RAM FPM EDO SDRAM DirectRDRAM

SLDRAM DDR SDRAM

temps daccs 60 ns 60 ns 5 12 nsfrquence max. 25 MHz 50 MHz 66, 100 et 133

MHz600 800 MHz 400 800 MHz 200 et 266

MHztaux transfert 176 Mo/s 264 Mo/s 800 Mo/s 1.6 3.2 Go/s 400 Mo/s 3.2

Go/s1.6 et 2.1 Go/s

capacit 64 Mo 1 Go 128 256 Mo 64 Mo 1 Gobus mmoire 32 bits 32 bits 64 bits 128 bits 64 bits

Anciennes technologies :

FPM (Fast Page Mode). En mode DRAM standard , le processeur adresse chaque bit dont il abesoin (une instruction ou une donne peuvent reprsenter des centaines de bits situssquentiellement dans la RAM). En mode page, on dclare une adresse de dbut et une adresse de finentre lesquelles on lit tous les bits. Lorsqu'un accs a lieu dans une page donne, tous les accssuivants dans la mme page se font sans tat d'attente.

EDO (External data Out) et sa variante Bedo (Burst EDO). Une mmoire EDO complte la DRAMavec une petite mmoire tampon permettant de charger l'adresse de la prochaine donne lire ou crire sans attendre que la donne prcdente soit lue.



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Technologies actuelles :

SDRAM (Synchronous DRAM). La SDRAM tant synchronise avec la frquence dhorloge de lacarte mre (66 ou 100 MHz), sa vitesse est exprime en MHz et non plus en nanosecondes. Si lesSDRAM sont spcifies 10 ou 12 ns, ces vitesses ne sont pas comparables aux 60 ns de lEDO(cycles de lecture/criture mmoire diffrents).

Direct RDRAM (Direct Rambus DRAM) : toutes les banques sont accessibles par le canal dedonnes. Laccs mmoire seffectue en srie (et non en parallle comme sur la SDRAM). Cettetechnologie est prconise par Intel et IBM, cependant, elle est chre et pose de nombreux problmesde compatibilit avec les chipsets.

SLDRAM (Synchronous Link DRAM) : version volutive de la SDRAM traditionnelle (64 bits).Cest une technologie non propritaire soutenue par de nombreux constructeurs (Fujitsu, Hitachi,Matsushita,).

Futures technologies :

DDR SDRAM (Double Data Rate) : transmission du double de donnes par le mme bus mmoirequune SDRAM (vitesse double de celle de la carte mre). Cette technologie est moins chre que laRDRAM.

SRAM : RAM statique

La SRAM est utilise pour la mmoire cache (RAM rapide entre processeur et RAM traditionnelle).

Contrairement aux DRAM, les modules de SRAM n'ont besoin ni d'tre rcrits, ni d'tre rafrachis etpeuvent conserver indfiniment l'information (tant qu'ils sont aliments).

La SRAM a une vitesse de 8 20 ns. Elle na pas de temps d'attente (zro wait state), le temps de cycleest gal au temps d'accs. Par contre, par rapport aux DRAM, un SRAM a une consommation lectriquesuprieure et une intgration infrieure (l o un composant de DRAM stocke 1 million de bits, uneSRAM en contiendra difficilement plus de 256000 sur la mme surface de silicium). La SRAM est doncplus chre que la DRAM.

RAM VIDEO

Architecture classique : les cartes vido comportent de la DRAM charge de stocker le contenude lcran ; cest ce quon appelle la mmoire vido. Les cartes vido de haut de gamme peuventutiliser des variantes de DRAM.

VRAM (RAM Vido) : RAM statique de type "dual-ported", c'est--dire que l'on peut y lire et ycrire en mme temps (contrairement la DRAM et l'EDO qui sont de type "single-ported").

WRAM (Windows RAM) : mmoire vido "dual-ported" acclrant les dplacements de fentres. SGRAM (Synchronous Graphic RAM) : principe des SDRAM appliqu aux cartes graphiques.

Architecture UMA (Unified Memory Architecture) utlise par certains micros.

Dans larchitecture UMA, le contrleur graphique utilise une portion de la RAM standard commemmoire vido. Cette technique permet de faire des conomies sur les cartes graphiques, mais elle estrserve aux machines dotes dune mmoire de grande capacit. UMA existe sous forme de



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spcification SMBA (Share Memory Buffer Architecture) dIntel et de la norme VUMA du comitVesa.



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TECHNOLOGIE : INSTALLATION DE RAM SUR UN PC

SUPPORTS DE RAM

Barrettes : modules de mmoires comportant plusieurs puces de RAM soudes et pouvant treutilises pour la mmoire centrale, mais aussi pour la mmoire vido et certaines imprimantes.

Cartes d'extension mmoire au format carte de crdit (PCMCIA).

TYPES DE BARRETTES

Support Techno. Type (2)(avec parit)

Vitesse Broches Lon-gueur

Montagebarrettes

Utilisation

SIMM (1) (3)(Single IMM)

DRAM 8 bits(9 bits)

70 ns 30 9 cm 4 par 4 386 et 1ers 486

SIMM (3) FPM et EDO(SDRAM)

32 bits(36 bits)

60 ns 72 11 cm 2 par 2 Derniers 486 et 1ers Pentium

DIMM(Dual IMM)

SDRAM(EDO)DDR-

SDRAM

64 bits(72 bits)

66 ou100

MHz

168 13.5 cm 1 par 1 Derniers Pentium etPentium II

RIMM (4)(Rambus IMM)

DRDRAM 128 bits 800MHz

(5) Pentium III, AMD K7

(1) IMM = In-line Memory Module

(2) Chaque format de module se dcline en deux versions : avec ou sans parit. La parit ajoute un bit supplmentaire paroctet afin de contrler la validit des donnes.

(3) Les barrettes SIMM sont regroupes au sein de banques lintrieur desquelles elles doivent avoir thoriquement lesmmes caractristiques, bien quen pratique on puisse se permettre quelques transgressions. Les barrettes sinstallentimprativement par paire : 2 barrettes semblables dans les 2 premiers connecteurs, puis ventuellement 2 dans les deuxsuivants. Cependant, les 2 paires peuvent tre de capacits diffrentes.

(4) La RIMM est connecte en srie et non en parallle (comme les SIMM et DIMM).

(5) Un support DRDRAM ne doit pas tre inoccup, sous peine dinterrompre le bus reliant les diffrentes barrettes mmoire.Pour rsoudre ce problme, il existe des modules dpourvus de mmoire.



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Les portables utilisent des barrettes Sodim plus compactes que les barrettes classiques. Toutefois, cessupports sont propritaires et cotent beaucoup plus chers.



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TECHNOLOGIE : RAM SETUP D'UN PC

SETUP

Sur les premiers PC, les paramtres de configuration (taille RAM, prsence du coprocesseur, nombreet type de mmoires auxiliaires) taient dtermins par l'intermdiaire d'une srie de switches situs sur lacarte mre (ce qui limitait le nombre de paramtres).

A partir de l'AT, les ordinateurs furent dots d'une petite RAM CMOS (situe sur la carte mre),entretenue sur une pile autonome et destine d'abord conserver la date et l'heure, puis les paramtres deconfiguration. L'accs cette mmoire se fait l'aide d'un utilitaire de configuration (Setup) souventincorpor la ROM-Bios des ordinateurs. Cet utilitaire se lance par une combinaison de touchesutilisables tout moment, ou seulement au boot (telles que Del, F1, Esc, Ctrl+Esc, Alt+Esc,Ctrl+Alt+Enter, Shift+Ctrl+Alt+Del,...). Dans de rares cas, l'utilitaire de configuration est livr surdisquette, il se lance alors par une commande telle que "Setup". Le menu du Setup peut aussi s'afficherautomatiquement, la mise sous tension, s'il y a un problme de configuration.

PARAMETRES DU SETUP

Les options proposes par un Setup, ainsi que leur prsentation, dpendent du Bios.

Date et heure.

Mmoire de base et tendue.

Mmoire de masse : type de lecteur de disquette et de disque dur (nombres de ttes, de cylindres, desecteurs/piste), ordre de sollicitation des drives au dmarrage (disquette, disque dur, CD-Rom,).

Mmoire cache du processeur, vitesse d'horloge du bus.

Type de contrleur cran utilis.

Mot de passe (saisi en QWERTY, car au moment du contrle la table de gestion du clavier franais nesera pas encore charge). En cas d'oubli du mot de passe, dbrancher la batterie qui alimente la mmoireCMOS et attendre un certain temps afin que les informations correspondantes se volatilisent, puisrebrancher la batterie, accder au Setup et resaisir la configuration.

Anti-virus.

Mmoire shadow (recopie du BIOS en RAM), etc.

REMARQUES

Le Setup s'utilise en cas de changement de configuration, tels qu'ajout de RAM ou remplacement dedisque (certains Bios dtectant automatiquement ces changements).

Afin de garder une trace de la configuration, il est conseill de faire une copie de l'cran du setup avantde modifier les paramtres (ou pour prvenir une panne de la pile).



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Exercices

Consigne de ralisation des exercices : cocher la case de chaque exercice quand celui-ci est ralis.

RAM

A quoi servent les mmoires suivantes ?

Mmoire flash :RAM dynamique :RAM statique :

Quelles est la technologie actuelle de RAM dynamique la plus frquemment commercialise ?

Quel est le type actuel de barrettes de RAM le plus frquemment commercialis ?

Quelle est le prix de la RAM ?

Quest-ce que la mmoire ECC ? A quoi sert-elle ?

Comment vrifier la taille de la RAM de votre PC ?

BIOS

Quest-ce que le BIOS ?

Que contient la RAM CMOS ?

De quel Bios (marque et version) est quip votre PC ?

Comment lancer le Setup du Bios ?



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Vrifier les fonctionnalits du Setup du Bios :

1- Changement de lordre des units de disque reconnues par le PC au moment du dmarrage.2- Dmarrage depuis un CD-Rom (indispensable aujourdhui).3- Dmarrage partir dun disque dur autre que lunit IDE primaire.4- Spcification de la carte vido qui doit tre considre comme carte principale.5- Activation et dsactivation des ports USB (pour Windows 98 et 2000).6- Dsactivation des ports srie et parallles (ce qui libre des ressources supplmentaires).7- Dsactivation du port PS2 souris (si usage dune souris USB).8- Rduction du nombre de tests effectus par le Bios au moment du dmarrage.9- Protection par mot de passe du systme.

Visualiser les informations du Setup. Le Bios reconnat-il les technologies suivantes :

Port ECP ? Plug & Play ? Enhanced IDE ? Lecteur 2,88 Mo ? APM (Advanced Power Management) ?

Parfois, il est impossible daccder au Bios par la procdure habituelle (par exemple, sil existejustement une telle option dans ce mme Bios). Comment faire ?

Peut-on mettre jour un Bios ? A quoi a sert ?



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MEMOIRE DU PC : LIMITES DES PC

GESTION DE LA MEMOIRE PAR LES MICROPROCESSEURS

Processeurs Bus adresses Bus donnes(bus mmoire)

Capacit de gestionmmoire directe

Capacit de gestionmmoire virtuelle

8086 20 bits 16 bits 1 Mo 1 Mo80286 24 bits 16 bits 16 Mo 1 Go386SX 24 bits 16 bits 16 MO 64 To386DX 32 bits 32 bits 4 Go 64 To486 32 bits 32 bits 4 Go 64 ToPentium 32 bits 64 bits 4 Go 64 ToPentium Pro 36 bits 64 bits 64 Go 64 ToPentium II 36 bits 64 bits 64 Go 64 To

L'espace adressable est fonction de la largeur du bus d'adresse (20 lignes donnent 1 Mo sur un 8086, 32lignes donnent 232 = 4 Go sur un 80386).

GESTION DE LA MEMOIRE PAR MS/DOS

MS/DOS est limit 640 Ko.

Le MS/DOS, conu au dpart pour les processeurs 8086/8088 (pouvant adresser 1 Mo), a hrit deleur limite. Cette limite ne semblait pas pnalisante lors de la sortie du premier IBM PC en 1981. Eneffet, le standard de l'poque, le systme d'exploitation CP/M, tait limit un espace de 64 Ko, et lespremiers PC ne disposait que de 64 Ko de RAM. Le MS/DOS ne peut donc grer directement que640 Ko de RAM utilisateur (le complment jusqu' 1 Mo tant rserv).

Au del des 640 Ko du DOS, la mmoire supplmentaire est gre en mmoire tendue XMS.

STRUCTURE GENERALE DE LA MEMOIRE

0 Ko 640 Ko Mmoire conventionnelle640 Ko 1 Mo Mmoire suprieure (UMB)1 Mo 1 Mo + 64 Ko HMA (mmoire haute)jusqu 16 Mo (286) ou 4 Go (386) Mmoire tendue XMS (Extended Memory)

La diffrence entre les divers types de mmoire est purement logique. Physiquement, les barrettes deRAM utilises sont les mmes.

type de mmoire conventionnelle suprieure haute (HMA) tendueXMS

type de micro tous 386 (MS/DOS)286 (utilitaire)

286 et plus 286 et plus

maximum 640 Ko 180 Ko 64 Ko 16 Mo (286)4 Go (386)

gestionnaire EMM386+ HIMEM.SYS

HIMEM.SYS HIMEM.SYS

mode processeur rel rel rel protg



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MEMOIRE DU PC : MEMOIRE CONVENTIONNELLE (de 0 640 Ko)

OCCUPATION DE LA MEMOIRE CONVENTIONNELLE (de 0 640 Ko) SOUS MS/DOS

C'est dans cet espace mmoire que s'excutent les programmes utilisateurs et les commandes externes deMS/DOS.

partie initialisation du COMMAND.COM

vecteurs d'interruption BIOSvecteurs d'interruption DOS

vecteurs d'interruption utilisateurs

zone de donnes de la ROM-BIOS(256 octets)

zone de donnes du DOS(512 octets)

IBMBIO.COM ou IO.SYSIBMDOS.COM ou DOS.SYS

partie rsidente du COMMAND.COMenvironnement

zone disponible utilisateur

programme bootstrap de dmarrage(il est "cras" par la suite)

partie semi-rsidente du COMMAND.COM

vecteurs d'interruption BASIC

vecteurs d'interruption(1 Ko)

espace mmoireutilisateur

0000000080

0020000400

00500

00600

7C000

9FFFF

ou 00700

0 Ko

640 Ko

TABLE DES VECTEURS D'INTERRUPTIONS

Cette table permet de localiser le gestionnaire associ chaque interruption.

Une interruption est une requte adresse au processeur de la part d'un composant matriel (clavier,souris, port srie,...) ou d'un programme.



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Lorsqu'une interruption arrive au processeur, celui-ci suspend provisoirement son traitement afin des'occuper de cette requte. En fonction du signal activ, il dclenche un programme (gestionnaired'interruption) pour traiter cette interruption. Lorsque cette routine est termine, le programmeinterrompu reprend.

Le terme "vecteur" est utilis pour dsigner l'adresse (sur 4 octets) du programme de gestiond'interruption.

Le vecteur d'interruption n n se trouve la position mmoire "4 X n".

L'adresse est stocke dans l'ordre inverse :E8 4E 9A 01 se lit 019A:4EE8

Il y a 3 types d'adresse :

Sur la ROM-BIOS ('F' en dbut de segment). Sur la mmoire RAM (sous-programme du DOS ou programme rsident). 0, si l'interruption n'est pas gre.

ENVIRONNEMENT : zone de mmoire qui contient les variables d'environnement (PATH, PROMPT,COMSPEC, variables dfinies avec SET).

CONSTITUTION DU COMMAND.COM (interprteur de commande de MS/DOS)

Partie rsidente situe aprs le DOS : modules de traitement des interruptions 22h, 23h et 24h,programme de rechargement de la partie semi-rsidente, gestions d'erreurs et messages d'erreur,commandes internes, gestion CTRL+C.

Partie initialisation qui ne sert qu' la phase de dmarrage du micro-ordinateur, la place est donclibre aprs son excution (principe de recouvrement dit overlay ) : programme de chargementd'AUTOEXEC.BAT, affichage de la date, dtermination de l'adresse d'implantation o le systmed'exploitation chargera les programmes avant de les excuter.

Partie semi-rsidente concernant la gestion de fichiers de commande .BAT . Cette partie peutdonc tre crase si le systme d'exploitation a besoin de place, elle sera recharge lorsque le processeurde commande reprendra la main (partie rsidente de COMMAND.COM).

RESSOURCES SYSTEME

Certains lments de configuration prennent de la place en mmoire :

Liste des disques : LASTDRIVE (80 octets/lecteur au-del de E) Taille des piles : STACKS Nombre de fichiers ouverts dclars : FILE (64 octets/file) Taille des tampons : BUFFER (532 octets/buffer) Cache de rpertoire : FASTOPEN (48 octets/fichier) File Control Block : FCBS (64 octets/fichier)



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MEMOIRE DU PC : RESIDENTS (TSR) ET DRIVERS SOUS MS/DOS

PROGRAMME RESIDENT (TSR : Terminate and Stay Resident)

Un rsident est un logiciel "dormant" (ou fonctionnant en tche de fond ) en mmoire centrale etactivable (par interruptions) volont par une combinaison de touches (SIDEKICK,...) ou dans dessituations donnes (KEYB,...).

Normalement, lorsqu'un programme se termine, le systme ferme les fichiers que ce programme auraitoubli de fermer, puis nettoie la mmoire afin de la rendre pour la prochaine application. Mais unrsident termine en disant au DOS "je reste en mmoire, et je continue d'occuper telle place" : leprogramme se termine et reste rsident (TSR = Terminate and Stay Resident).

Programmes rsidents sous MS/DOS :

Rsidents systmes indispensables :

- Programmes systme IO.SYS et DOS.SYS.- Interprteur de commandes COMMAND.COM.- Driver de clavier franais KEYB.COM.

Autres rsidents : rsidents systmes facultatifs (SHARE,), bibliothques dynamiques (fonctionsncessaires l'excution de certaines applications), logiciels de tlcopie, utilitaires divers (NortonCommander,).

Remarques

Evaluation de la taille d'un rsident : MEM/C.

Les rsidents s'empilent en RAM. Si l'on doit dsactiver un rsident, il est indispensable de mettreau pralable hors fonction ceux qui ont t chargs aprs lui (et tous les rsidents ne sont pasdsactivables). Par exemple, les rsidents rseau Netware peuvent se dcharger avec le paramtre U ou /U : LSL/U, IPXODI/U, etc.

La fonction d'accs temporaire au DOS de certains logiciels (Word, Paradox,...) peut treincompatible avec certains rsidents. De plus certains rsidents ne fonctionnent pas sous le modeprotg de Windows.

Les rsidents peuvent tre relogs en mmoire suprieure (voir "Utilitaires de gestion mmoire").

GESTIONNAIRE DE PERIPHERIQUE (dit DRIVER ou PILOTE )

Un driver est un petit programme qui pilote un priphrique particulier.

IO.SYS contient des drivers pour le clavier, le systme d'affichage, les ports srie et parallle. Ces driverschargs par dfaut sont les suivants :



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driver descriptionA: I: units de disqueAUX priphrique auxiliaireCLOCK horloge systmeCOM ports srie (COM 1 4)CON clavier/cranLPT ports parallles (LPT 1 3)NUL priphrique nulPRN imprimante (en gnral LPT1)

Bien que le DOS fournisse des drivers, il autorise l'ajout de nouveaux drivers et le remplacement dessiens. Exemples de drivers fournis avec le DOS :

driver descriptionANSI.SYS remplace CON par un driver de clavier/cran plus sophistiquDISPLAY.SYS permet la commutation de pages de codes pour l'affichage et le clavierEMM386.EXE sert crer de la mmoire pagine partir de mmoire tendue, et accder aux UMBHIMEM.SYS gestionnaire de mmoire tendueRAMDRIVE.SYS crer un disque virtuelSETVER.EXE sert changer artificiellement de version de DOS afin de pouvoir excuter certaines applicationsSMARTDRV.SYS cache

Exemples de drivers fournis avec un priphrique : souris (MOUSE.SYS), streamer, disque SCSI,scanner, rseau local, lecteur CD,...

Du point de vue de l'utilisateur, la seule diffrence entre un TSR et un driver est le moment et la faondont ils sont chargs en mmoire. Par exemple, pour la souris, on peut dclarer le driver MOUSE.SYSdans le Config.sys ou le TSR MOUSE.COM dans l'Autoexec.bat. Un driver est en gnral charg l'initialisation et ne peut pas tre dcharg. Par contre, un TSR est charg pendant ou aprs l'initialisationet il peut ventuellement tre dcharg.



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MEMOIRE DU PC : MEMOIRE SUPERIEURE (de 640 Ko 1 Mo)

ESPACE MEMOIRE DE 1 Mo DU PC

Mmoire conventionnelle (mmoire utilisateur) : 10 segments de 64 Ko (de 0 9) composent les 640Ko directement accessibles par MS/DOS.

Mmoire suprieure (de 640 Ko 1 Mo) : les 6 segments suivants (de A F) sont rservs par leDOS pour des tches particulires (systme et ROM).

MEMOIRE VIDEO

Mmoire vido de la carte monochrome (4 Ko). La carte monochrome permet l'affichageuniquement en mode texte sur 25 lignes X 80 colonnes (2000 caractres). Chaque caractre affichableest compos de 2 octets conscutifs. Le premier contient le code ASCII du caractre, le deuximecontient l'attribut de visualisation.

Localisation physique taille ZONES MEMOIRE adresseEn hexa En Ko N segment

Segment 0

Segment A

Segment B

Segment C

Segment D

Segment E

Segment F

0 Ko

640 Ko

704

768

832

896

960

1 Mo

00000

A0000

B0000

C0000

D0000

E0000

F0000

FFFFF

MEMOIRECONVENTIONNELLE

MS/DOS

Mmoire suprieure

Espace disponible

Mmoire vido

Diffrents Bios vido,disque,

Bios carte mre

640 Ko(10x64 Ko)

Ram sur la cartemre

RAM sur la cartevido

ROM sur la cartemre



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Mmoire vido de la carte couleur (16 Ko). La carte couleur permet de travailler en 2 modes :

mode texte : 25 lignes X 80 colonnes

mode graphique : - soit 320 X 200 points en 4 couleurs (2 bits/point)- soit 640 X 200 points en 2 couleurs

Capacit de mmorisation de la mmoire vido :

en mode texte : en 25 X 80 : 4 pages cran (25 X 80 X 4 = 8000 octets)en 25 X 40 : 8 pages cran

en mode graphique : en 320 X 200 : 1 page (320 X 200 X 2 bits = 128000 bits = 16000 octets)

ESPACE DISPONIBLE POUR DES EXTENSIONS (C0000-F0000).

Cet espace est occup diffremment suivant les machines et les extensions apportes :

BIOS de contrleur (vido, disque dur, carte SCSI,) : segments C000 et D000.

La mmoire vido : segments A000 et B000.

Mmoire partage de certains priphriques (carte rseau,) : segments C000 et D000.

Le reste est libre pour la RAM utilisateur.



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MEMOIRE DU PC : MEMOIRE ETENDUE XMS

MEMOIRE ETENDUE (Extended Memory)

La mmoire tendue est une extension linaire de la mmoire au-del de 1 Mo. Cette mmoire estadresse directement par les mcanismes de segmentation. Le terme EMB (Extended Memory Block)dsigne un bloc de mmoire tendue.

Ce type de mmoire n'est accessible qu'aux programmes conus pour l'utiliser, tournant sur ordinateursdots d'un processeur en mode protg et ayant un gestionnaire de mmoire tendu. Le mode protgest un mode de fonctionnement du microprocesseur (apparu chez Intel avec le 80286) permettantl'adressage direct de plusieurs Mgas de mmoire (16 Mo sur le 80286, et 4 Go partir du 486), maisaussi le multitche et la gestion de la mmoire virtuelle (4 Go sur le 80286, 64 To sur le 80386)

mmoire conventionnelleMS/DOS

0 Ko

mmoire suprieure

HMA (64 Ko)

mmoire tendueXMS

1 Mo

16 Mo (286)4 Go (386)

HMA : HIGH MEMORY AREA ( partir du 80286)

Un 8086 dispose de 20 lignes d'adresses (220 = 1 Mo) permettant un adressage jusqu' FFFF:000F(=FFFFF). Les adresses entre FFFF:0010 et FFFF:FFFF ne sont donc pas utilises.

A partir du 80286 le nombre de lignes d'adresses augmente (24 pour le 286, 32 pour le 386). En activantla 21me ligne d'adresse (A20) les programmes qui s'excutent en mode rel peuvent donc adresser lammoire comprise entre FFFF:0010 et FFFF:FFFF (sans basculer en mode protg).

Cette zone, appele HMA, occupe les 64 premiers Ko (moins 16 octets) au dessus du premier Mo demmoire. Le driver HIMEM.SYS (norme XMS) de Microsoft permet d'allouer et de dsallouer de lammoire dans cette zone HMA. De plus, partir du DOS 5, il est possible de charger le DOS en HMA.

NORME XMS (eXtended Memory Spcification) de Lotus-Intel-Microsoft-AST (norme introduiteen 1988 avec Windows 2.1)

Cette norme est destine grer les accs la mmoire tendue linaire (en mode protg) et lammoire HMA (comme zone d'change entre la mmoire conventionnelle et la mmoire tendue). Ledriver HIMEM.SYS (de MS/DOS et Windows) rpond cette norme XMS.

UTILISATION DE LA MEMOIRE ETENDUE



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Un programme sous MS-DOS ne peut pas s'excuter en mmoire tendue, ni y stocker des donnes, sonutilisation est donc limite (caches disques, disque virtuel, buffer ou spooler d'imprimante). La mmoiretendue n'est reconnue que par certains systmes d'exploitation volus (Unix, OS/2, Windows, NT).



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OPTIMISATION MEMOIRE : UTILITAIRES DE GESTION MEMOIRE

FONCTIONS OFFERTES PAR UN GESTIONNAIRE DE MEMOIRE

fonctions utilitaireschargement en mmoire suprieure (utilisation des UMB) :- drivers- rsidents

utilitaires DOS : EMM386 + ...DEVICEHIGH (Config.sys)LH (Autoexec.bat)autres utilitaires (QEMM386, 386Max)

compatibilit avec les spcifications XMS (mmoiretendue)

HIMEM.SYS, QEMM386, 386Max

recopie de ROM en RAM (mmoire fantme) BIOS, utilitaires (QEMM386)cartographie de la mmoire MEMoptimisation mmoire MEMMAKER

CHARGEMENT DE LOGICIELS EN MEMOIRE SUPERIEURE

La mmoire suprieure (espace mmoire entre 640 Ko et 1 Mo) est rserve des tches particulireset son occupation est fonction de la configuration de chacun. Toutefois il subsiste des "tages vides"dans l'espace d'adressage (UMB : Upper Memory Blocks). Mais ces "trous" virtuels ne peuvent euxseuls contenir des informations, ils doivent tre combls avec de la vraie mmoire, et ne peuvent tremanipuls directement, il faut faire appel des utilitaires afin d'y charger les rsidents.

Donc, pour utiliser la mmoire suprieure, il faut avoir physiquement de la RAM au del des 640Ko, pouvoir localiser des plages d'adresses libres (par EMM386 qui gre les UMB), et pouvoir relogerdes fichiers dans ces "trous" (DEVICEHIGH et LH). Ainsi libr, l'espace DOS libre n'est plus limit 500 Ko, mais peut atteindre 620 Ko.

UTILISATION DE LA MEMOIRE ETENDUE

Des systmes tels que OS/2 ou Windows NT travaillent en mode protg et peuvent adresser directementla mmoire tendue. Avec MS/DOS, les applications doivent employer un DOS-Extender pour dpasserla limite de 1 Mo. Le DOS Extender permet de faire fonctionner un 286/386 en mode protg (et doncaccder la mmoire tendue) tout en continuant utiliser les fonctions de MS/DOS. Il fournit donc uneinterface entre les applications s'excutant en mode protg et le DOS fonctionnant en mode rel.

FONCTION DE RECOPIE DE ROM EN RAM (mmoire fantme, shadow RAM, RAM reflet)

Le procd appel "mmoire fantme" consiste recopier le code crit en ROM (de 100 200 ns) dansla RAM plus rapide (60 ns), et utiliser les possibilits de gestion de mmoire virtuelle pour placer cetteRAM dans la zone d'adressage de la ROM.

Par exemple, dans certaines machines, les primitives du BIOS ou de la ROM vido sont automatiquementcharges en mmoire fantme la mise sous tension.



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EXEMPLES D'UTILITAIRES DE GESTION MEMOIRE

MEM de MS/DOS : affiche les quantits de mmoire utilise et libre.

Modules utilisant la mmoire sous 1 Mo :Nom Totale = Conventionnelle + Suprieure

-------- --------------- --------------- -------------MSDOS 22 061 (22K) 22 061 (22K) 0 (0K)HIMEM 1 168 (1K) 1 168 (1K) 0 (0K)EMM386 3 120 (3K) 3 120 (3K) 0 (0K)etc...MOUSE 17 088 (17K) 0 (0K) 17 088 (17K)SMARTDRV 27 536 (27K) 0 (0K) 27 536 (27K)KEYB 6 944 (7K) 0 (0K) 6 944 (7K)etc...Libre 549 104 (536K) 549 104 (536K) 0 (0K)

Etat de la mmoire :Type de mmoire Taille = Utilise + Libre---------------- ---------- ---------- ---------Conventionnelle 655 360 106 256 549 104Suprieure 162 544 162 544 0Rserv 131 072 131 072 0Etendue (XMS) 7 439 632 6 391 056 1 048 576---------------- ---------- ---------- ---------Mmoire totale 8 388 608 6 790 928 1 597 680Total sous 1 Mo 817 904 268 800 549 104Taille maximale du programme excutable 549 088 (536K)Bloc maximal de mmoire suprieure libre 0 (0K)MS-DOS rsident en mmoire haute (HMA).



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OPTIMISATION MEMOIRE : BUFFER

BUFFER

RAM

DISQUE

BUFFER (mmoire tampon)

Un buffer est une zone mmoire tampon qui peut tre place dans la mmoire centrale ou tre lie une interface de priphrique (contrleur disque, imprimante, ...). En gnral un buffer fonctionnesuivant le principe FIFO (First In First Out), c'est--dire que les donnes sont gres comme une filed'attente o l'on rentre d'un ct et l'on sort de l'autre ; les donnes les plus anciennes sont donc effacesen priorit.

Les buffers d'entre/sortie disque (en mmoire centrale) augmentent la vitesse d'excution deslogiciels. En effet, le processeur stocke en RAM non seulement le segment appel, mais aussi lessegments contigus. Le fait de possder en mmoire centrale des morceaux importants du ou des fichiersen cours d'utilisation permet de diminuer la temps d'accs des lectures (par contre, pour l'criture, lesdonnes sont toujours crites directement sur le disque en plus de figurer dans le buffer). Dans lapratique, il faut trouver un compromis entre :

pas assez de buffers, ce qui pnalise le dbit du disque,

et trop de buffers, ce qui encombre la mmoire (certains fichiers volumineux peuvent refuser de secharger).

GESTION DES BUFFERS AVEC MS/DOS (commande BUFFERS dans le Config.sys)

Pour MS/DOS, les buffers d'entre/sortie disque sont attribus automatiquement par le systme chaque fichier ouvert ou rajout par la configuration. Le systme en utilise aussi pour les rpertoires,sous-rpertoires et pour la FAT.

MS/DOS conserve dans cette mmoire tampon les dernires donnes lues sur disque. Lors de la lecturesuivante, il commence par cette zone de mmoire, si les donnes recherches s'y trouvent, il vite unnouvel accs au disque (le gain de temps pour les lectures disque est de 10% 15%).



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OPTIMISATION MEMOIRE : CACHE PROCESSEUR

RAMPROCESSEUR

CACHE

CACHE

(interne)

(externe)

contrleurde mmoire

cache

bus localprocesseur

bus systme(ISA, EISA, MCA,...)1er niveau

2me niveau

MEMOIRE CACHE PROCESSEUR (antmmoire)

Le cache a t invent au dbut des annes 60 pour les gros ordinateurs. Un cache processeur estconstitu de SRAM (Static Random Access Memory), c'est--dire de RAM statique plus rapide (de 10 25 ns) que les composants traditionnels (mais beaucoup plus chre, ce qui limite leur utilisation).

Le cache acclre les changes entre le processeur et la RAM en palliant le temps d'attente du processeur(wait state).

CACHE DE PREMIER ET DE DEUXIEME NIVEAUX

Le cache peut tre de 2me niveau (cache externe apparu sur les PC avec le 386) ou de 1er niveau(cache interne apparu avec le 486), les deux ne s'excluant pas.

Le cache de 1er niveau (L1) est trs limit en taille, mais particulirement rapide car il fonctionne lafrquence du processeur (cache interne au processeur). Le Pentium III contient 32 Ko de cache interne.

Le cache de 2me niveau (L2) est en gnral externe au processeur. Cependant, avec le Pentium Proest apparu le cache de 2me niveau interne au processeur.

Actuellement, de plus en plus de mmoire est intgre au processeur sous forme de cache. Cependant,certains constructeurs choisissent la dmarche inverse et font des recherches pour intgrer des circuitslogiques dans les mmoires afin de les rendre intelligentes .

DIFFERENTES ARCHITECTURES DE CACHE

Le cache peut tre exclusivement employ pour les instructions, ou pour les donnes. Cependant, ilpeut aussi tre "unifi", c'est--dire contenir la fois des instructions et des donnes. Les processeurs,Pentium et Power PC, intgrent des caches distincts pour les instructions et les donnes.

Le cache peut tre synchrone ou asynchrone. Le cache synchrone (burst cache, ou cache en rafale),c'est--dire rgl sur l'horloge du processeur, est le plus performant.

Diffrentes procdures de lecture peuvent tre utilises :

Look through : le contrleur fonctionne en srie entre processeur et RAM. Le taux d'utilisationdu bus mmoire est rduit au minimum avec seulement des accs la RAM lorsqu'il y a chec encache. Mais les accs RAM sont ralentis puisqu'ils passent chaque fois par le contrleur.



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Look aside : le contrleur fonctionne en parallle du bus mmoire, tous les accs sontsimultanment doubls vers la RAM et le cache. Le taux d'utilisation du bus mmoire est lev, cequi pnalise les accs la RAM des composants priphriques (vido,...). Mais les accs RAM duprocesseur sont acclrs puisque le contrleur ne les intercepte pas. Avec cette technique, il estpossible de faire des cartes mre avec cache optionnel.

Diffrentes procdures d'criture peuvent tre utilises :

Write through (criture immdiate) : le cache ne fonctionne qu'en lecture. Ds que les donnes sontcrites dans le cache, elles sont recopies dans la RAM. Cette technique se trouvait dans les premierscaches, mais tend disparatre.

Posted write (criture retarde) : l'criture en mmoire n'est effectue que lorsque le cache a accs aubus. Cette technique, plus performante que l'criture immdiate et plus sre que l'criture diffre, setrouve dans les caches de 2me niveau des machines de milieu de gamme (mais elle ne convient paspour les grands volumes de donnes).

Write back (criture diffre) : le cache fonctionne galement en criture. On crit en mmoirelorsque la place occupe dans le cache par cette information doit tre libre. Cette technique est laplus performante. Cette technique se trouve dans les caches internes de donnes du Pentium et du68040, ainsi que dans les caches de 2me niveau des machines haut de gamme.



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OPTIMISATION MEMOIRE : CACHE DISQUE

CACHE

RAM

DISQUECACHElogiciel matriel

contrleur disque

CACHE DISQUE

Un cache disque peut tre vu comme un buffer gr intelligemment.

Un cache disque rduit le temps d'accs aux donnes en lecture (donnes dj prsentes dans lecache), et parfois diffre les critures afin de rendre plus rapidement la main. Mais attention, il ne fautpas prendre un cache d'une taille trop importante, car le temps de gestion de cette mmoire risque dedgrader les performances au lieu de les amliorer.

Fonctionnement en lecture

Un cache conserve les donnes frquemment utilises. Par exemple, pour une base de donnes, unerequte d'enregistrement peut ne demander qu'un seul accs disque, les recherches d'index s'effectuantdirectement en RAM (la table d'index tant souvent consulte). Toutes les tudes montrent que dans70% des cas le disque excute une lecture squentielle ; il lit les donnes places sur les segments dudisque, les uns derrire les autres. Un cache peut donc anticiper les lectures en chargeant quelquessecteurs logiques qui suivent celui qui a t demand (read-ahead). Cette mthode trouve ses limitesquand le disque est trs fragment.

Algorithmes utiliss pour vider une partie du cache

En gnral un cache effectue une gestion statistique des secteurs logiques avec un algorithme LRU(Least Recently Use) qui tient compte de la frquence d'accs un fichier. La slection s'opre surl'hypothse qu'un fichier non lu depuis longtemps ne sera pas lu prochainement (alors que le bufferefface le secteur le plus ancien).

Fonctionnement en criture

Comme pour les caches processeurs, on peut avoir une criture immdiate (write through) oudiffre (write back). En criture diffre, le cache conserve plusieurs ordres d'criture afin d'crireen une seule fois toutes les modifications qui affectent la mme piste du disque (delayed write) ; mais,si l'on teint brusquement l'ordinateur, on risque de perdre des donnes (bien que le cache forcel'criture des modifications intervalle rgulier).

CACHE DISQUE MATERIEL (disque RAM, disque squentiel)

Un cache disque matriel est constitu de RAM trs rapide (de 512 Ko 2 Mo) implante sur lecontrleur du disque dur.

CACHE DISQUE LOGICIEL



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Un cache disque logiciel est constitue d'une partie de la RAM traditionnelle gre par un logiciel decache. Par exemples, SmartDrv de MS/DOS et VCache de Windows 98.



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OPTIMISATION MEMOIRE : DISQUE VIRTUEL

DISQUE

RAM

VIRTUEL

DISQUE VIRTUEL (RAMDISK)

Un disque virtuel est une portion de la mmoire centrale utilise comme une unit de disque. Un teldisque est donc d'un accs beaucoup plus rapide que pour les disques durs. Par contre, contrairement auxbuffers ou aux caches, l'utilisateur a pour charge de sauvegarder lui mme sur un vritable disque lesfichiers qui y auront t entreposs. De plus, le disque virtuel diminue la taille de la RAM utilisateur

Un disque virtuel peut tre utilis comme disque tampon destin hberger :

Les fichiers temporaires d'un traitement quelconque (tri, indexation, rpertoire TEMP du DOS et deWindows,...).

Les fichiers permanents utiliss par un programme : surtout les fichiers ncessitant pas ou peu demise--jour (par exemple, un dictionnaire d'un traitement de texte). Pour les fichiers modifis, il fautprvoir un traitement qui sauvegardera le disque virtuel sur un disque classique.

Les applications qui ncessitent des accs disque frquents (compilateur).

Les applications utilisant des fichiers de recouvrement (overlays).

L'environnement de dveloppement : compilateur, linker et bibliothques.

Contre-indications : applications n'accdant que rarement au disque, ou protges contre la copie, etenvironnement sensibles aux coupures de courant.

GESTION DES DISQUES VIRTUELS AVEC MS/DOS

La portion mmoire considre comme une unit de disque est situe dans les 640 Ko de base,dans la mmoire XMS ou dans la mmoire EMS.

Gestion du disque virtuel : dclaration de RAMDRIVE.SYS de Windows et MS/DOS dans leConfig.sys. La commande SET TEMP=D:\ de l'Autoexec.bat permet de placer les fichiers temporairesde Windows dans un disque virtuel (ce que l'on n'envisage que si l'on a au moins 8 Mo de RAM).



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ALLOCATION MEMOIRE : MEMOIRE VIRTUELLE

ALLOCATION MEMOIRE

L'allocation mmoire consiste rserver de blocs mmoires ncessaires l'excution d'un programme.

Programme d'allocation : pour raliser l'allocation, le systme d'exploitation doit connatrel'ensemble des blocs qui n'entrent pas (ou n'entrent plus), un instant donn, dans la reprsentationd'informations en mmoire. De tels blocs sont dits "libres" et l'ensemble est appel espace libre. Leprogramme d'allocation est un module du systme ayant pour fonction de grer les blocs libres et lesblocs allous.

Allocations statique et dynamique

Gestion statique : rservation de place en mmoire avant le dbut d'un traitement, cette place n'tanteffectivement alloue que lors de l'excution.

- Allocation par programme utilisateur.- Allocation statique par le systme.- Partition : la mmoire est divise en partitions de dimensions fixes, chaque utilisateur dispose

d'une partition dtermine de mmoire.

Gestion dynamique : la rservation de place en mmoire n'est effectue qu' l'excution duprogramme selon les besoins.

- Allocation par registre de base.- Segmentation (MS/DOS).- Pagination (OS/2, Windows).

MEMOIRE VIRTUELLE (utilise par Windows)

Le concept de mmoire virtuelle dsigne le fait que chaque application se voit allouer un espacedadressage virtuelle couvrant une capacit bien plus grande que la taille physique de la mmoirecentrale.

Un gestionnaire de mmoire (MMU : Memory Management Unit) effectue la conversion des adressesvirtuelles (connues par l'application) en adresses physiques.

Quand la RAM est sur le point dtre sature, le gestionnaire de mmoire transfert des donnes depuis lammoire centrale vers un fichier dchange sur disque. Lorsque ces donnes sont requises par uneapplication, elles sont rintgres la mmoire centrale. Ce systme d'aller-retour entre mmoire centraleet disque est appel swapping et est ralis par allocation dynamique.

Sur PC, cette technique a commenc tre mise en place avec Windows 3.1, mais elle existe depuislongtemps sur les grands systmes.



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ALLOCATION MEMOIRE : PAGINATION

MEMOIRE VIRTUELLE PAR PAGINATION (Windows 98, Netware 4.x,)

L'espace dadressage virtuel (adresses utilises par les programmes) est divis en pages d'galesdimensions.

A un instant donn, un processus particulier ne possde qu'un faible nombre de pages rsidant enmmoire centrale (pages actives), alors que les autres rsident en mmoire secondaire (pages inactives).

Le systme gre une table des pages qui permet de reconstituer l'ordre logique des diffrentes parties desprogrammes.

fonction de relocation adresse virtuelle adresse physiquea f(p,w) = p'+w

a adresse virtuelle compose de 2 valeurs : p et wp n de page virtuellew n de mot dans la page (virtuelle et physique)p' n de page physique

programme

p' + w = adresse physique

table des pages

p' p

adresse virtuelle

p w

du programme page p'(dimensionfixe)



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MEMOIRE VIRTUELLE DE WINDOWS 98

Windows 98 gre la mmoire virtuelle par la technique de pagination qui manipule le code et lesdonnes regroups en pages de 4 Ko (une mme page contient soit du code, soit des donnes). Une pagepeut correspondre de la mmoire situe rellement en RAM ou dans le fichier dchange (sur disque).

Un programme en cours dexcution est appel processus et si on dmarre deux fois le mmeprogramme, il y a deux processus de crs. Chaque processus 32 bits et MS-DOS possde son propreespace dadressage de 4 Go, ses propres handles de fichiers, ainsi que dautres ressources systme. Parcontre, tous les processus 16 bits partagent le mme espace virtuel.

Cest le gestionnaire de mmoire virtuelle VMM (Virtual Memory Manager) qui se charge de lapagination en grant un tableau des pages existant dans la mmoire centrale. Ce tableau indique lespages transfres, les processus propritaires,...

Les applications accdent la mmoire via les adresses virtuelles, qui sont mappes sur desadresses physiques par le VMM. Ces adresses physiques peuvent pointer sur des emplacements enRAM ou sur disque (dans le fichier dchange).

Le mcanisme de mmoire virtuelle de Windows 98 exploite la fonctionnalit de pagination desprocesseurs Intel ( partir du 80386).

Le swapping en mmoire virtuelle consiste donc rcrire sur le disque le code et les donnesdevenus inutiles.

La technique du discard complte le swapping en tant plus performante. Avec le discard, lorsque lesystme n'a plus besoin de conserver une partie de code en mmoire, il l'efface. Quand il en aura nouveau besoin, il ira la lire sur le disque. Cette technique ne concerne que les applications, lesdonnes restent prsentes en mmoire en permanence.

4 Ko4 Ko

4 Ko4 Ko

0 Ko

4 Go

4 Ko4 Ko

4 Ko4 Ko

0 Ko

4 Go

4 Ko4 Ko

4 Ko4 Ko

0 Ko

4 Go

4 Ko4 Ko

4 Ko4 Ko

0 Ko

4 Go

Fichierdchange(swap file)

RAM

Espace virtuel Espace physique

1er processus

2me processus

3me processus



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Les adresses virtuelles :

Applications MS/DOSet Windows 16 bits

Applications Windows16 bits

Applications Windows16 bits et 32 bits

DLLs et autres objetspartags

Kernel, GDI, logicielsde lanneau 0

0

1 Mo

2 Go

4 Mo

1.5 Go

4 Go

Sil existe une machine virtuelle MS/DOS, ces adresses sontutilises par les applications DOS. Dans le cas contraire, cesadresses ne sont pas utilises.

Normalement pas utilis. Windows NT se charge au-dessus de cetteadresse. Pour des raisons de compatibilit, Windows 98 nutilise pascet espace, de mme que les applications 32 bits. Cependant, cetespace peut tre exploit par certaines applications 16 bits.

Utilis par les applications Windows 32 bits (et certainesapplications 16 bits).

Utilis par les DLLs et dautres objets partags. Par exemple, lesbotes de dialogue standards sont regroupes dansCOMMDLG.DLL).

Rserv au systme dexploitation (pilotes virtuels,...).



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Exercices

MEMOIRE

Quest-ce qui limite lutilisation de la mmoire ?

Donner les tailles mmoires ncessaires pour les systmes suivants :

Systme Taille mmoireWindows 98Windows NT StationWindows NT Server

Que faire sous Windows 98 lorsque la capacit mmoire est faible, et que lordinateur travaille auralenti ?

CARTOGRAPHIE MEMOIRE

Visualisation des drivers MS/DOS et Windows chargs en mmoire :

1- Informations systme Microsoft .

2- Commande MEM de MS/DOS

Visualisation des rsidents 16 bits et 32 bits chargs en mmoire :

1- Informations systme Microsoft .

2- Commande MEM de MS/DOS :

Visualisation des tches en cours :

1- Ctrl+Alt+Suppr.

2- Informations systme Microsoft :

3- Pview95



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Visualisation des programmes chargs automatiquement au dmarrage :

1- Menu Dmarrer Programmes Dmarrage .

2- Informations systme Microsoft :

3- Fichiers de configuration (Config.sys, Autoexec.bat, System.ini, Win.ini) : dition directe ou parMSConfig.exe.

4- Base de registres : HKEY_CURRENT_USER et HKEY_CURRENT_MACHINE cl \Software\Microsoft\Windows\CurrentVersion\Run

Visualisation des informations sur le cache disque : moniteur systme

Visualisation des informations sur la mmoire virtuelle :

1- Panneau de configuration icne Systme onglet Performances bouton Mmoire virtuelle :

2- Moniteur systme.



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Memoire Centrale