La RAM, qui signifie Random Access Memory, est un type de mémoire informatique. Ce composant semi-conducteur placé sur un processeur stocke les variables nécessaires aux calculs effectués par un CPU. De plus, la RAM fournit des emplacements mémoire pour les registres, c’est-à-dire les informations demandées. Dans un premier temps, le CPU reçoit une instruction de lecture qui contient l’adresse ou l’emplacement mémoire des données. L’ordinateur communique ensuite cette adresse au contrôleur de RAM. Les données lues sont alors retransmises vers un cache du CPU.
Cette opération de lecture/écriture est appelée timing. Un ordinateur dont les timings sont plus rapides, avec moins de latence entre eux, offre un accès plus immédiat aux données et une latence réduite. À l’inverse, des timings plus lents entraînent de moins bonnes performances et une latence plus élevée.
La RAM permet d’accéder à n’importe quel octet de la mémoire sans devoir accéder aux octets précédents. Support de stockage volatile, la RAM nécessite que l’appareil qui l’héberge soit alimenté pour accéder à la mémoire et fonctionner.
La RAM peut utiliser deux types de mémoire : la SRAM et la DRAM.
La DRAM, également appelée Dynamic Random Access Memory, est un type de RAM très répandu. Il s’agit d’une puce mémoire capable de stocker de grandes quantités de données, mais qui nécessite beaucoup d’énergie.
La SRAM, ou Static Random Access Memory, est elle aussi une puce mémoire. Elle consomme moins d’énergie et offre de meilleures performances que la DRAM. En effet, la DRAM doit être rafraîchie pendant son utilisation, tandis que la SRAM n’a pas besoin de l’être.
La structure de la SRAM et de la DRAM détermine leurs principales caractéristiques, leurs avantages et leurs inconvénients, ainsi que leurs applications.
RAM statique (SRAM) : principales utilisations :
La SRAM est utilisée dans différents types d’appareils électroniques, des appareils auditifs aux routeurs.
- Cache du CPU
- Cache de disque dur
- Cache réseau
- Électronique scientifique et automobile
- Microprocesseurs
- Appareils modernes
- Jouets
- Ordinateurs
- Routeurs
- Équipements périphériques
- Équipements portables et fonctionnant sur batterie
RAM dynamique (DRAM) : principales utilisations :
La DRAM se trouve dans les serveurs et est utilisée comme mémoire principale des ordinateurs et dans les cartes graphiques.
- Mémoire système
- Connexion à un bus de CPU
- Smartphones et tablettes
- Ordinateurs portables
- Appareils électroniques nécessitant une mémoire haute capacité
- Cartes graphiques
Sommaire
- SRAM vs DRAM : la différence entre SRAM et DRAM expliquée
Principales différences entre la SRAM et la DRAM
| SRAM : Static Random Access Memory | DRAM : Dynamic Random Access Memory | |
|---|---|---|
| Coût | Plus chère | Moins chère |
| Performances | ||
| Utilisation | Vitesse de lecture/écriture des données plus élevée. Mémoire intégrée à la puce, avec un temps d’accès minimal | Vitesse de lecture/écriture des données plus faible. Mémoire externe à la puce, avec un temps d’accès plus long |
| Densité | Densité plus faible | Densité plus élevée |
| Consommation électrique | Consomme moins d’énergie | Consomme plus d’énergie |
| Capacité de stockage | Capacité plus faible | Capacité plus élevée |
| Volatilité | Volatile, sans besoin de rafraîchissement | Volatile, nécessite un rafraîchissement |
| Emplacement physique | Dans les processeurs ou entre un processeur et la mémoire principale | Carte mère |
| Durée de vie des données | Durée de vie des données plus longue | Durée de vie des données plus courte |
En savoir plus sur la mémoire informatique : 9 types de mémoire informatique expliqués (avec leurs cas d’utilisation)
Qu’est-ce que la SRAM ?
Tant qu’elle est alimentée, la SRAM conserve les données dans sa mémoire. Contrairement à la DRAM, la SRAM n’a pas besoin d’être constamment rafraîchie. Cette absence de rafraîchissement est un avantage important, car elle se traduit par de meilleures performances et une consommation électrique réduite.
La SRAM est couramment utilisée comme cache mémoire d’un ordinateur. On la trouve par exemple dans le cache L2 ou L3 d’un processeur. En raison de son coût et de sa taille, la SRAM n’est généralement pas utilisée comme mémoire principale d’un ordinateur. Elle peut toutefois servir de cache tampon dans un lecteur de disque, un périphérique d’impression ou un routeur ou commutateur réseau.
La SRAM peut cependant être utilisée à d’autres fins. Elle peut par exemple faire partie d’un RAMDAC ou d’un convertisseur numérique-analogique sur la carte vidéo ou graphique d’un ordinateur.
On trouve également de la SRAM dans de nombreux autres appareils, tels que les téléphones portables, les tablettes et les appareils connectés. Elle est aussi intégrée à des produits médicaux, des jouets, des appareils électroménagers, des automobiles, des équipements industriels et un large éventail d’appareils IoT.
Structure de la SRAM
La SRAM est principalement utilisée comme cache mémoire pour un CPU. Ce type de semi-conducteur est constitué de cellules mémoire à bascules et utilise des circuits de verrouillage bistables pour stocker chaque bit. Les données sont stockées dans des cellules mémoire composées de quatre à six transistors.
Dans une puce SRAM, chaque cellule mémoire stocke un chiffre binaire tant qu’elle est alimentée. Une fois qu’une bascule a stocké un bit, elle conserve cette valeur jusqu’à ce qu’une valeur opposée y soit maintenue. La SRAM est relativement volumineuse, mais elle permet d’accéder rapidement aux données. De plus, la SRAM se présente sous la forme d’une mémoire intégrée à la puce.
Avantages de la SRAM
La SRAM et la DRAM ont toutes deux leurs avantages. Toutefois, comparée à la DRAM, la SRAM est généralement plus rapide, avec un temps d’accès pouvant être de seulement dix nanosecondes. De plus, il n’est pas nécessaire de rafraîchir la SRAM, contrairement à la DRAM, qui doit l’être constamment. La SRAM consomme également moins d’énergie que la DRAM et nécessite uniquement un courant faible et stable.
Inconvénients de la SRAM
Bien que la SRAM présente de nombreux avantages, elle a également un inconvénient. Elle est généralement plus chère et nécessite davantage d’espace sur la puce. Sa capacité mémoire par puce est plus faible et sa fabrication est plus complexe. La consommation électrique de la SRAM dépend de la fréquence d’accès. Ainsi, lorsqu’elle est utilisée à un rythme plus lent, sa consommation en veille est presque négligeable. Toutefois, à des fréquences plus élevées, la SRAM consomme autant d’énergie que la DRAM.
3 types de SRAM
Les trois types de modules SRAM servent à mettre à niveau le cache des anciens ordinateurs afin qu’ils puissent stocker davantage de données. Nous avons vu plus haut que la SRAM permet d’atteindre une vitesse élevée. Une autre raison pour laquelle la SRAM est généralement rapide est qu’elle permet au microprocesseur d’accéder à d’autres sources de mémoire qu’un disque dur.
La SRAM comprend trois modules :
- RAM statique asynchrone : cette SRAM a été le premier type fabriqué et sert généralement à proposer une mise à niveau peu coûteuse pour les anciennes machines. Les mises à niveau peuvent concerner la mémoire ou la vitesse.
- RAM statique synchrone en rafale : ce type de SRAM est coûteux, mais très rapide.
- SRAM statique en rafale avec pipeline : la PBSRAM est aujourd’hui le type de SRAM le plus couramment utilisé. Après le premier cycle d’accès, elle est conçue pour que les autres cycles d’accès nécessitent moins de cycles machine, ce qui permet de produire davantage de données.
Prix de la SRAM
Compte tenu des avantages de la SRAM en matière de vitesse et de capacité, il n’est pas surprenant qu’elle soit bien plus chère que la DRAM. Alors qu’un cache SRAM coûte environ 5 000 dollars US, un gigaoctet de DRAM coûte nettement moins cher, environ 50 dollars US.
Comme la SRAM utilise des bascules, qui peuvent être constituées de jusqu’à 6 transistors, elle nécessite davantage de transistors que la DRAM pour stocker 1 bit. À titre de comparaison, la DRAM n’utilise qu’un seul transistor et un condensateur. La SRAM nécessite donc un plus grand nombre de transistors pour une même quantité de mémoire. Tous ces éléments augmentent le coût de production.
En savoir plus sur la mémoire cache et son fonctionnement.
Qu’est-ce que la DRAM ?
Dynamic random access memory (DRAM) est un type de mémoire à semi-conducteurs. La DRAM est généralement utilisée pour le code des programmes nécessaire au fonctionnement du processeur d’un ordinateur. Toutefois, on trouve également de la DRAM dans les ordinateurs personnels, les stations de travail et les serveurs. La RAM permet au processeur d’un PC d’accéder directement à n’importe quelle partie de la mémoire, plutôt que de parcourir celle-ci séquentiellement à partir d’un point de départ.
La RAM permet d’accéder plus rapidement aux données que des supports de stockage tels que les disques durs. La RAM est principalement plus rapide en raison de son emplacement, à proximité du processeur de l’ordinateur.
Structure de la DRAM
La DRAM repose sur une structure de cellule 1T1C, c’est-à-dire composée d’un transistor et d’un condensateur. Les cellules sont disposées dans une matrice rectangulaire en forme de grille. Une tension est appliquée au transistor d’une cellule DRAM. Cette tension reçoit ensuite une valeur de donnée, puis est placée sur une ligne de bits. Une fois cette opération effectuée, elle charge le condensateur de stockage. Chaque bit de donnée est stocké dans un condensateur.
Au fil du temps, la charge du condensateur tend à se dissiper lorsque le transistor est désactivé. C’est pourquoi les données stockées dans le condensateur doivent être rafraîchies toutes les 64 millisecondes. La DRAM nécessite moins d’espace sur la puce, car elle comporte moins de composants. Une puce DRAM peut donc contenir davantage de mémoire qu’une puce SRAM. De plus, la DRAM présente les caractéristiques d’une mémoire externe à la puce.
Avantages de la DRAM
L’utilisation de la DRAM présente de nombreux avantages. Le coût est peut-être l’un des plus importants. Il est généralement bien inférieur à celui de la SRAM. Sa conception est également assez simple, et le fait qu’elle ne nécessite qu’un transistor contribue à réduire son prix. La plupart des ordinateurs utilisent de la DRAM, car celle-ci offre une densité supérieure à moindre coût.
La DRAM offre également une forte densité et peut stocker une grande quantité de données. De plus, tant que la DRAM fonctionne, la mémoire peut être rafraîchie — et effacée.
Inconvénients de la DRAM
Comme la SRAM, la DRAM présente des avantages et des inconvénients. En ce qui concerne ces derniers, la DRAM est plus lente que la SRAM. Elle nécessite de brèves impulsions de courant toutes les quelques millisecondes. Cette alimentation est nécessaire pour effectuer le rafraîchissement, ce qui prend du temps et explique pourquoi la DRAM est lente. Le temps d’accès moyen de la DRAM est de 60 nanosecondes, alors que, comme nous l’avons vu précédemment, celui de la SRAM peut être d’environ dix nanosecondes.
Un autre inconvénient de la DRAM est qu’elle nécessite effectivement une alimentation électrique. Dans le cas contraire, les données sont perdues. La DRAM consomme également plus d’énergie que la SRAM.
5 types de DRAM
- DRAM synchrone : ce type de DRAM sert à synchroniser la fréquence d’horloge du CPU avec la fréquence de la mémoire. Le contrôleur mémoire peut ainsi connaître le cycle de l’horloge du CPU et permettre à celui-ci d’effectuer davantage d’actions simultanément.
- DRAM Rambus : ce type de DRAM est quelque peu obsolète. Il était plus largement utilisé dans les cartes graphiques au début des années 2000.
- SDRAM à double débit de données : ce type de DRAM double presque la bande passante de la DRAM synchrone, car il utilise un double transfert. Celui-ci permet de transférer les données sur les fronts montant et descendant d’un signal d’horloge. La DDR SDRAM a connu plusieurs évolutions au fil du temps, notamment la DDR2 SDRAM, la DDR3 SDRAM et la DDR4 SDRAM.
- DRAM en mode page rapide : ce type de DRAM offre de meilleures performances que les autres types de DRAM en privilégiant un accès rapide aux pages.
- DRAM à sortie de données étendue : ce type de DRAM réduit le temps de lecture de la mémoire sur les microprocesseurs, tels que l’Intel Pentium.
Prix de la DRAM
Comparée à la SRAM, la DRAM est bien moins chère. Une partie de la différence de prix s’explique par le coût de leurs gigaoctets. Un gigaoctet de DRAM coûte environ 50 dollars US, tandis que la SRAM peut coûter plus de 5 000 dollars US.
En savoir plus sur la DRAM et son fonctionnement.
La SRAM et la DRAM peuvent-elles être utilisées ensemble ?
Les différences entre la SRAM et la DRAM étant si importantes, on peut se demander s’il est possible de les utiliser simultanément. La réponse courte est oui. Oui, il est possible de les utiliser toutes les deux et, en fait, elles se complètent. Si le matériel intègre les deux architectures, rien ne s’oppose réellement à leur utilisation conjointe. Si vous les utilisez toutes les deux, vous constaterez probablement que la latence de la RAM entre les deux peut également être avantageuse.
Si vous utilisez les deux, vous obtenez un système mémoire qui combine le faible coût et la rapidité. En bref : vous profitez du meilleur des deux mondes.
En résumé : la différence entre SRAM et DRAM
La RAM statique, ou SRAM, et la RAM dynamique, ou DRAM, sont deux types de RAM. La SRAM offre généralement de meilleures performances et nécessite moins d’énergie. Toutefois, elle est généralement bien plus chère que la DRAM. La SRAM occupe également davantage d’espace et est couramment utilisée pour le cache mémoire d’un ordinateur. En raison de son coût et de sa taille, elle n’est pas utilisée comme mémoire principale. La SRAM utilise par ailleurs des transistors, tandis que la DRAM utilise des condensateurs et peu de transistors.
La plupart des ordinateurs utilisent de la DRAM plutôt que de la SRAM, mais la SRAM sert à d’autres fins, par exemple comme convertisseur numérique-analogique sur la carte graphique d’un ordinateur.
En raison des différences entre la DRAM et la SRAM, la DRAM convient mieux à la mémoire principale, tandis que la SRAM est mieux adaptée au cache du processeur.