Leçon 6 : La mémoire et la hiérarchie mémoire
Dans la leçon précédente, chaque circuit était sans mémoire — la sortie était fixée uniquement par les entrées actuelles. Maintenant, on franchit une frontière importante : la logique séquentielle — des circuits qui se souviennent. Leur sortie dépend non seulement des entrées, mais aussi d'un état s
Jusqu'ici, on a vu des circuits qui oublient instantanément. Maintenant, on va construire des circuits qui se souviennent : une bascule qui retient un bit, des registres rapides dans le CPU, et une grande RAM. Et on va voir pourquoi on garde les données les plus utilisées près et vite, dans un cache.
- Logique séquentielle
- Un circuit dont la sortie dépend à la fois des entrées actuelles et d'un état stocké en lui depuis le passé — autrement dit, un circuit avec mémoire. L'opposé de la logique combinatoire.
- Verrou (latch)
- Un circuit séquentiel de base qui peut retenir un seul bit : on peut y « verrouiller » un 0 ou un 1, et il y reste jusqu'à modification.
- Bascule (flip-flop)
- Une unité de stockage d'un bit qui se met à jour au rythme de l'horloge. Une bascule de type D « capture » la valeur d'entrée au signal d'horloge et la retient jusqu'au signal suivant.
- Registre
- Un petit groupe de bascules (par exemple 8, 32 ou 64) qui retient une valeur entière à l'intérieur du CPU. C'est la mémoire la plus rapide de l'ordinateur.
- RAM (mémoire à accès aléatoire)
- Une grande grille de cellules mémoire, chacune directement adressable par une adresse — pour lire ou écrire l'octet de cette cellule. Volatile : effacée à la coupure de courant.
- Adresse
- Un nombre qui identifie une cellule précise en mémoire. Tu donnes une adresse et tu obtiens (ou écris) la valeur de cette cellule, comme un numéro d'appartement dans un immeuble.
- Volatile
- Une propriété de la mémoire qui perd son contenu dès que l'alimentation est coupée. La RAM est volatile ; le disque et le SSD sont non volatiles.
- Cache
- Une mémoire très petite et très rapide, proche du CPU (L1/L2/L3), qui garde une copie des données fréquemment utilisées pour éviter un aller-retour lent vers la RAM.
- Hiérarchie mémoire
- L'échelle de la mémoire selon la vitesse, la taille et le coût : registres → cache (L1/L2/L3) → RAM → SSD/disque. Plus un niveau est rapide, plus il est petit et coûteux.
- Localité des références
- La tendance des programmes à réaccéder aux données qu'ils viennent d'utiliser, ou à des données proches. Grâce à elle, un petit cache « devine » bien ce qui sera bientôt nécessaire.
