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9. Mémoire Ram: PC et ordinateur portable

9.1. Introduction - 9.2. Simm 30c - 9.3. Simm 72c, FPM, EDO et BEDO - 9.4. Mémoire Dimm SDRam - 9.5. Direct Rambus ou DRDRam - 9.6. DDR SDRam - 9.7. DDR-II - 9.8. DDR3 - 9.9. Précautions - 9.10. Récapitulatif - 9.11. Mémoires pour ordinateur portable - 9.12. Correction d'erreur

Comme les logiciels et données doivent obligatoirement être dans une zone directement accessible par le processeur, chaque ordinateur PC inclut une mémoire RAM. Avec l'évolution des PC, elle a évoluée en différents types et vitesses, avec la vitesse externe des processeurs (FSB) et les chipsets de la carte mère. La mémoire est découpée en 3 parties (les deux premières découlant de la structure du 8088 qui n'acceptait que 1 MB maximum de Ram).

Quelques exemples de prix au magasin YBET
Barette DDR2 Kingston 2 GB mémoire Prix: 54.47 € TTC	Mémoire DDR Kingston 1 GB PC3200 Prix: 40.1 € TTC

La plage d'adresse située entre $ 0000 et 9FFFF (hexadécimal) est utilisée par les programmes. C'est la seule plage accessible avant le DOS 5.0. A partir de cette version, des commandes insérées dans le fichier de configuration config.sys permettent d'utiliser les emplacements libre de la  plage réservée ($A000 à $FFFF) et via emm386, la mémoire supérieure (Ram pour le gestionnaire EMS - en gros les jeux de l'époque - ou NOEMS pour le gestionnaire XMS pour Windows 3.0 et 3.1). Le DOS fait partie du cours sur les systèmes d'exploitation repris sur ce site. 

Les versions DOS suivantes et Win95 utilisent les mêmes commandes. A partir de Win98, elles sont intégrées dans le système d'exploitation, les fichiers de configuration autoexec.bat et config.sys ne sont plus utilisés que pour des programmes spécifiques avec leur propre configuration (généralement d'anciens programmes DOS).

9.2. Simm (Single In-line Memory Module) 30c

Le 8088 (et 8086) utilisait des composants de 16 KB décodés individuellement. Avec l'introduction de l'ordinateur de type AT, IBM remplaçait cette technique par des barrettes reprenant toute la plage standard et haute (plus la zone supérieure à 1 MB).

Les 80286 (bus de donnée externe sur 16 bits) incluait une mémoire constituée de 2 simm 30 contacts (sur 8 bits). Les cartes mères de l'époque permettaient 4 emplacements. Les tailles standards de ces mémoire simm 30 contacts sont de 512 KB (1 MB par 2) à 1 MB (2 MB par 2), les 2 MB n'existaient pas. De toute façon, le 80286 ne peut adresser que 16 MB de Ram au maximum. Certaines Simm utilisaient un bit de parité pour détection d'erreur, soit 9 bits au lieu de 8.

Avec les 80386 DX et 486 (processeurs avec bus de donnée interne et externe de 32 bits), l'installation des barrettes de mémoire se fait par 4 simm 30c, soit généralement 8 emplacements. Les 80386SX, avec un bus de données externe de 16 bits, n'en recevaient que 2 par banc.

9.3. Les mémoires Simm 72 contacts, Simm EDO, Simm FPM, Simm BEDO

Les premiers 486 recevaient toujours ces simm 30c (par 4). Par contre, les suivant recevaient des simm 72 contacts qui s'installaient à la pièce. Généralement, le nombre de connecteurs mémoire était 2, parfois 3. Les Simm 30 plafonnaient à 33 Mhz, les Simm 72 à 66 Mhz, les tailles mémoires par composants étaient de 1, 4 et 16 MB.

La version Simm FPM (Fast Mode Page) est identique, mais permet une meilleure gestion des temps de latence avec une bande passante maximum de 147 MB/s.

Les Pentium I vont doubler la largeur du bus de donnée (64 bits, même si le processeur reste 32 bits), les Simm 72c s'insèrent par deux barrettes. Les EDO utilisées dans les dernières versions ( Extended Data Out) et la version HPM (Hyper Page Mode) sont aussi des amélioration des temps de latence. La bande passante passe à 264 MB/s. Ces versions ne sont pas compatibles avec les ordinateurs à base de 486, ni la majorité des imprimantes laser de l'époque.

Les ram BEDO (Burst EDO, EDO en salve) sont des améliorations du type EDO mais peu de chipset les acceptent, donc peu utilisées.

A part quelques modèles qui reprenaient le type sur une étiquette, aucune différence d'aspect entre une barrette Simm 72 standard et une EDO. Le mélange des deux types par banc est possible sur une carte mère mais les EDO sont souvent vues comme standard par le BIOS dans ce cas.

9.4. Mémoire Dimm (SDRam)

Version suivante, les Dimm (Dual-inLigne Memory Module) sont reconnues par les Pentium I à partir des chipsets 430 VX. Ce sont des Ram sur 64 bits (72 bits avec parité). La fréquence de départ est de 66 Mhz , elles ont évoluées vers 100 Mhz (10 nanosecondes, PC100) et 133 Mhz, utilisée par les Pentium III Copermine et l'Athlon (PC133 - 7 nanosecondes). Deux modèles sont proposés: les PC133 et les VCM133 qui gèrent mieux les temps d'attende (un peu plus rapide). Les tailles standards des SDRam sont de 32, 64, 128, 256 et même 512MB.

Quelques problèmes d'incompatibilité liés au chipset sont à prévoir. Par exemple, un 440 BX ou équivalent détecte généralement une barrette Dimm de 256 MB comme 128 MB.

9.5. Direct Rambus ou DRDRam ou RDRam

La DRDRam est uniquement utilisée par les microprocesseurs Pentium III et premiers Pentium IV avec un chipset Intel (les autres fabricants de chipsets préférant à l'époque les Dimm ou même les DDR). Développée par la firme Rambus,(dont elle prend le nom), le transfert se fait sur les flancs montants et descendants de l'horloge, doublant le taux de transfert.

Le Coppermine (Pentium III), couplé avec le I820 et le i850 (couplé au Pentium IV) permettent de gérer les DRDRam à 300 Mhz (Rambus PC600) et DRDRam 400 (Rambus PC800). Le Pentium III, FSB limité à 133 Mhz tire peu profit de ce type de mémoire. Elle est surtout utilisée par les transferts DMA, notamment le bus AGP 4 X de l'époque. C'est différent pour les Pentium IV.

Les barrettes DRDRam ont une largeur de 16 bits (18 avec la parité éventuelle). La  bande passante va de 1,2 GB /s (300 Mhz - RDRam PC600) à 1,6 GB/s (400 Mhz - DRDRam PC800).

Par comparaison, la SDRam PC100 (Dimm à 100 Mhz) est limitée à 800 MB/s et la PC133 à 1,06 GB/s. Nativement, la technologie utilise 2 canaux distincts. Néanmoins, le bus bi-canal étant sous licence Rambus, INTEL n'a pas utilisé qu'un seul canal, bridant les performances des mémoires RDRam. Son prix élevé l'a également fait disparaître au profit de la DDR SDRam.

9.6. DDR SDRam (DDR dans le langage courant)

Egalement de type "Double Data Rate SDRam", elle double le taux de transfert de la SDRam. Elle est moins chère que la RDRam Rambus mais avec des performances équivalentes puisqu'elle exploite aussi les deux flancs de l'horloge. Elle est utilisée autant par AMD que par Intel avec les Pentium IV avec des chipsets associés comme le i845D d'Intel

Les derniers modèles de barrettes implantent une petite EEROM qui enregistrent les paramètres de la mémoire. Elle est lue par le BIOS via SPD. Quatre versions sont utilisées sur le marché: 

• la DDR PC 1600 (tournant à 200 Mhz en interne, 100 en externe), soit un taux de transfert de 100 * 2 * 8 lignes = 1600 MB/s
• PC2100 qui tourne à 266 Mhz, (133 en externe, soit la vitesse du Front Side - vitesse externe du processeur - des Athlons XP). Elle offre un débit maximum de 2,1 BG/s
• La DDR333 (PC2700) sortie mi-2002 offre une bande passante de 2,7  GB/s. 
• Les DDR 400 Mhz (PC 3200) sont sorties mi-2003.

Pour différencier une DDR (barrette mémoire en haut) et une DIMM (barrette du bas), la DDR inclue une seule encoche.

9.7. DDR-II

La technologie est similaire à la mémoire DDR, mais la DDR2 double le flux d'informations transférées en interne par rapport à la première (soit 4 X celui d'une barrette Dimm standard). Ceci double donc le taux de transfert par rapport à l'ancienne version DDR mais au détriment du temps de latence. Par contre, comme la vitesse interne est deux fois plus faible, elles peuvent monter plus haut en fréquence. Le nombre de contacts passe de 184 (mémoire DDR) à 240, la tension d'alimentation descend à 1,8 V.

Le connecteur de la barrette est similaire au DDR (l'encoche est juste décalée), mais peut utiliser le FBGA, un système d'insertion à plat, utilisé également dans les nouveaux processeur Pentium IV au socket 775.

Ces type de Ram est notamment utilisé pour les processeurs AMD utilisant le socket AM2 et AM2+.

9.8. DDR3

Annoncé en 2007, cette technologie a beaucoup de mal à passer sur le marché. Son avantage principal par rapport à la DDR2 est ses différentes vitesses de 1066, 1333 (PC3-10600) et 1600 (PC3-12800) MHz mais c'est également son point faible puisque les processeur de 2009 les plus performants ne peuvent utiliser cette bande passante.

Pourtant, l'I7 intègre directement un contrôleur mémoire DDR3 (plus quelques chipsets de haut de gamme pour Core2 Duo même si les avantages de performances sont plutôt faible pour l'ordinateur). Les Phenom II et Athlon II (X2, X3 et X4) qui utilisent le socket AM3 utilisent également cette mémoire, sauf qu'AMD utilise un double contrôleur toujours compatible avec les mémoires DDR2 (donc cartes mères AM2+).

Au niveau technique, la tension d'alimentation est abaissée à 1,5 volts, la capacité passe à 8 GB par module (soit des barrettes mémoires de 16 GB possibles pour 4 GB en DDR2). Les temps de latence n'ont pas changés. La taille du bus de données est toujours de 64 bits avec toujours deux transferts par cycles d'horloges, une mémoire 1600 tourne en fait à 800 Mhz.

9.9. Précautions.

On trouve parfois des cartes mères permettant d'utiliser deux types de barrettes mémoires (souvent 3 extensions possibles). Selon le modèle (voire la fiche technique du constructeur de la carte), toutes les possibilités ne sont pas utilisables

Généralement, une carte mère et un processeur accepte les mémoires de vitesses supérieures (même technologie) mais rarement l'inverse. Quelques incompatibilités peuvent néanmoins en découler.  Utiliser des Dimm 100 Mhz sur une carte mère à base de 440LX (gérant jusqu'à 66 Mhz) est possible avec quelques incompatibilité à prévoir, mais pas des Dimm 66 Mhz sur un 440 BX. Dans certains cas, K6 notamment, la carte mère permet d'utiliser des Dimm 66 Mhz avec un bus externe processeur de 100 Mhz ( K6-2 à 350 Mhz par exemple), mais ce n'est pas la majorité des cas et de toute façon, ça réduit les performances.

La capacité des Ram utilisable est souvent limitée par le chipset. Par exemple, une Dimm 256 MB sera détectée comme 128 MB sur une carte mère à base de 440 BX (et chipset équivalents).

Différentes incompatibilités avec des chipsets et des marques de mémoires peuvent aussi arrivé. Elles reviennent de temps en temps, quoique que de plus en plus rares.

D'autres problèmes et incompatibilités seront vues en atelier et exercices pratiques.

9.10. Récapitulatif

Remarque: Pentium I, Cyrix M6, K6-2 et K6-3 (AMD) utilisent les mêmes types, liés au socket (supersocket) 7.

9.11. Mémoire spéciale ordinateur portable.

Trois types de Ram sont uniquement utilisées dans un ordinateur portable (en attendant la DDR-3), même si quelques anciens modèles de PC portables utilisaient des mémoires standards. Malheureusement, même dans une technologie, les connecteurs peuvent être différents suivant le constructeur de l'ordinateur et même le modèle. Pour vérifier le type de Ram que vous pouvez ajouter, une solution est de vérifier le modèle et les limites de capacité chez le fabricant Kingston.

So-Dimm 144 contact, équivalente à la Dimm SDRam	So-Dimm 200 contacts, équivalente à la DDR.

La So-Dimm DDR-2 est équivalente à la mémoire DDR2.

9.12. Correction d'erreurs

La première méthode de correction d'erreur mémoire est le contrôle de parité (historique) comme dans les liaisons séries en ajoutant un neuvième bit (mémoires sur 9 bits au lieu de 8). Les premiers ordinateurs PC compatibles associaient une erreur de parité à une interruption non mascable qui provoquait l'arrêt de l'ordinateur. Cette option doit être activée dans le BIOS et n'est plus utilisée.

Actuellement, le contrôle d'erreur est utilisé dans les serveurs avec des mémoires de type auto-correctives ECC (Error Checking and Correcting) ou AECC (Advanced ECC) relativement chères qui détectent et corrigent jusque 3 erreurs. La carte mère (ou plutôt le chipset) doit accepter cette fonction. Nous les verrons avec les spécificités des serveurs réseaux en deuxième année.