Les différents types de mémoire et de stockage informatiques expliqués

Le premier iPhone a été lancé en 2007 et disposait de 4 Go à 8 Go de stockage, où tous les fichiers comme les photos et la musique étaient conservés. De nos jours, vous pouvez vous procurer un smartphone Android avec 512 Go de stockage, 64 fois plus que l'iPhone d'origine.

En technologie, 16 ans sont des siècles. Mais ce n'est pas toute l'histoire. Par exemple, la mémoire et le stockage remplissent des fonctions similaires (abriter des bits et des octets), mais fonctionnent différemment.

Quelle est la différence entre la mémoire, le stockage et le cache?

Les gens utilisent "mémoire" et "stockage" comme synonymes. C'est logique mais c'est faux, néanmoins. La similitude est claire; les deux contiennent des données et sont mesurés en octets, mais l'utilisation diffère.

Le stockage est axé sur le long terme, eh bien... Stockage. Les fichiers y sont conservés, intacts, jusqu'à ce qu'ils soient nécessaires. Alors que la mémoire (mémoire à accès aléatoire - RAM) concerne uniquement les données auxquelles les ordinateurs ont besoin d'accéder rapidement. Par exemple, les fichiers utilisés, les données relatives aux applications ouvertes et les fichiers importants du système d'exploitation sont conservés dans la mémoire système. C'est parce que la mémoire est plus rapide que le stockage. Malheureusement, c'est aussi plus cher, donc les capacités de RAM sont plus petites que le stockage.

Mais nous prenons de l'avance. Expliquons chacun en détail.

Mémoire cache du processeur

RAM est synonyme de mémoire à accès aléatoire. Comme expliqué ci-dessus, c'est là que les données sont stockées pour être facilement accessibles.

Cependant, la mémoire cache a été créée dans les années 1980 parce que la mémoire n'était pas assez rapide à l'époque. La mémoire cache fonctionne de la même manière que la RAM mais plus rapidement. Il se trouve en haut des tableaux de vitesse et est directement intégré à l'unité centrale de traitement (CPU) autour de laquelle votre ordinateur est construit.

Le cache est ultra-rapide mais coûte encore plus cher que la RAM. Ses minuscules capacités le montrent. Par exemple, la plupart des ordinateurs disposent aujourd'hui d'environ 8 à 32 Go de RAM. En revanche, le cache le plus rapide, L1, a généralement des kilo-octets de stockage, tandis que le cache L3 (le plus grand) se recharge à une douzaine de mégaoctets (bien que certains processeurs aient maintenant des caches L3 mesurant des centaines de mégaoctets).

Mémoire vive (RAM)

Un fichier stocké, lorsqu'il est ouvert, est copié dans la RAM. Les applications en cours d'exécution et certaines parties du système d'exploitation y sont également conservées. La RAM a été créée vers la fin des années 1940, permettant de stocker et de récupérer des données dans n'importe quel ordre, d'où le nom "aléatoire". La RAM est un "stockage volatile". Son contenu est effacé lorsque l'appareil est éteint et le courant cesse de circuler.

Il existe également de nombreux types de RAM.

SDRAM

Les ordinateurs depuis les années 1990 utilisent la RAM dynamique synchrone (SDRAM). C'est ce que quelqu'un veut dire quand il dit "cet ordinateur a 16 Go de RAM".

Beaucoup les appareils utilisent maintenant la RAM DDR5 (mémoire Double Data Rate 5ème génération - la dernière version au moment de la rédaction) en tant que SDRAM. Cependant, cela reste cher, donc la DDR4 reste courante. Vous trouverez même des modules DDR3 plus anciens dans les ordinateurs et les téléphones plus anciens.

Les modules de mémoire sont disponibles en deux tailles: DIMM pour les ordinateurs de bureau et SODIMM pour les ordinateurs portables et les petits ordinateurs. Récemment, un nouveau facteur de forme, CAMM, a été proposé pour les ordinateurs portables. CAMM a des avantages sur SODIMM mais n'est pas encore une norme répandue.

Or, il existe généralement deux types de SDRAM: modulaires ou soudées. Les facteurs de forme diffèrent, mais ils fonctionnent de la même manière.

La RAM soudée est utilisée dans les smartphones, les tablettes et certains ordinateurs portables. Les ordinateurs Apple modernes utilisent également RAM soudée car cela peut améliorer les performances. Les ordinateurs portables avec RAM soudée peuvent avoir un ou plusieurs emplacements de mémoire pour une extension future, mais ce n'est souvent pas le cas. Les ordinateurs qui n'utilisent que de la RAM soudée ne peuvent pas être mis à niveau. Ils peuvent généralement être personnalisés lors de l'achat, mais vous ne pouvez pas les développer ultérieurement.

RAM vidéo (VRAM)

Parfois, les données nécessitent des vitesses plus rapides que la SDRAM, mais il y a plus que la capacité du cache. L'exemple le plus courant est celui des tâches gourmandes en ressources graphiques (jeux intensifs, montage vidéo ou modélisation 3D).

Ceux-ci ont besoin de la bien nommée RAM vidéo (VRAM). GDDR6X, le type le plus rapide actuellement, dépasse 20 fois les vitesses de la DDR5. Il est également soudé au GPU, garantissant une latence plus faible. Malheureusement, vous ne pouvez pas simplement acheter plus de VRAM car elle est soudée cartes graphiques discrètes, non vendus sous forme de modules.

Les GPU intégrés (iGPU) sont également courants. Ils sont intégrés au CPU et disposent d'une infime quantité de VRAM dédiée (mégaoctets contre gigaoctets pour un GPU dédié). Les GPU intégrés utilisent une mémoire unifiée, qui est une SDRAM partagée entre le CPU et l'iGPU. Le processeur définit la quantité de RAM disponible pour les graphiques, en en récupérant une partie en cas de besoin. Les inconvénients de la mémoire unifiée sont une bande passante et une capacité inférieures.

RAM non volatile (NVRAM)

Nous avons dit que la RAM est volatile, n'est-ce pas? Mais il y a un terme impropre: RAM non volatile (NVRAM). Créée dans les années 1960, elle présente des inconvénients par rapport à la RAM volatile, c'est pourquoi cette dernière est plus populaire.

Une récente NVRAM "réussie" a été Optane d'Intel et de Micron. Ressemblant et fonctionnant parfois comme un SSD PCIe plus rapide, Optane fonctionnait comme une RAM avec des processeurs Intel spécifiques. Ce n'était pas aussi rapide que la SDRAM, avec un prix et une capacité également intermédiaires. Les fabricants ont arrêté Optane en 2021.

Il existe deux (peut-être un et demi) types très spécifiques de NVRAM largement utilisés. Le premier est utilisé avec UEFI dans les cartes mères modernes (UEFI remplace l'ancien BIOS). Les paramètres UEFI sont conservés dans la NVRAM car ils se chargent avant qu'un stockage ne soit disponible. L'UEFI lui-même est stocké dans une puce ROM - plus d'informations à ce sujet sous peu.

Le type "demi" est une RAM volatile utilisant des piles pour rester alimentée avec l'appareil éteint. Ceci est utilisé pour conserver de petites quantités de données nécessaires pour des tâches plus simples. Les cartes mères qui utilisent encore l'ancien BIOS l'utilisent. Les consoles de jeu plus anciennes qui utilisaient des cartouches et/ou des cartes mémoire stockent des fichiers de sauvegarde à l'aide de RAM volatile et d'une batterie.

Mémoire morte (ROM)

Ces cartouches de jeu sont stockées sur des puces ROM, tout comme UEFI et BIOS. Tout disque optique non réinscriptible, tel qu'un Blu-ray, est également un type de ROM.

Mais, ici et là, les fabricants publient des mises à jour UEFI. Alors, comment sont-ils "en lecture seule" s'ils peuvent être écrits ?

Ce sont des ROM effaçables électriquement (EEPROM). Les mises à jour sur EEPROM sont effectuées par des processus très lents et minutieux. En effet, une mauvaise mise à jour de l'UEFI ou du BIOS peut endommager votre carte mère.

La ROM habituelle doit également être écrite. Encore une fois, les détails dépendent des médias. Par exemple, les ROM optiques peuvent être écrites une fois, alors que les puces ROM nécessitent des machines industrielles, puis deviennent en lecture seule. Les ROM programmables (PROM) sont inscriptibles par des appareils moins coûteux, ce qui est courant chez les amateurs.

Stockage informatique: du carton au cloud

Comme expliqué précédemment, le stockage conserve les données à long terme. Les premiers ordinateurs utilisaient pour cela du carton perforé. Ils contenaient des programmes informatiques et devaient être soigneusement percés d'un code binaire lisible par la machine – décidément pas convivial.

Stockage magnétique

La première évolution massive du stockage informatique s'est produite dans les années 1950 lorsque les bandes magnétiques ont été utilisées pour conserver de plus grandes quantités de données.

Le stockage magnétique était une excellente idée, donc les disques durs ont été construits là-dessus. Les disques durs (HDD) ont été le principal type de stockage informatique des années 1960 à nos jours. Mais même le meilleurs disques durs ont besoin de pièces mobiles qui rendent les appareils vulnérables aux dommages et à la vitesse d'impact.

Mémoire flash, telle que les disques à semi-conducteurs (SSD), résout les deux problèmes. Constitué de puces en silicium, comme la RAM, ce type de stockage lit et écrit les données électriquement.

Stockage externe: données en déplacement

Tous ces médias sont appelés stockage interne: des éléments conservés à l'intérieur de l'ordinateur et utilisés uniquement là-bas. Mais tout le monde a besoin de prendre des données quelque part de temps en temps.

Le stockage externe est en fait aussi vieux que les ordinateurs eux-mêmes. Des cartes perforées ont été insérées dans une fente, donc un stockage techniquement amovible. Les bandes pouvaient stocker des données permanentes, mais les disques durs sont arrivés peu de temps après et étaient considérablement meilleurs. La bande était moins chère à fabriquer et plus petite, devenant populaire en tant que support externe.

Tout d'abord, il a été remplacé par des disquettes. Les lecteurs optiques auraient dû être la prochaine étape, mais les versions réinscriptibles étaient trop chères.

Ainsi, les clients sont rapidement passés au stockage flash. Clés USB et disques durs ou SSD externes, identiques à leurs homologues internes, mais avec USB.

Le stockage en nuage remplace le flash en tant que média externe. Cependant, comme il a besoin d'une connexion Internet constante, il ne remplacera pas entièrement le stockage externe portable.

Stockage de sauvegarde

Enfin, il y a le stockage de sauvegarde. Il fonctionne comme n'importe quel autre type de stockage: les supports sont les mêmes. La différence est l'intention: la sauvegarde est une sécurité intégrée.

La sauvegarde interne, lorsque le stockage interne consiste en deux disques ou plus copiés en temps réel, n'est pas largement utilisée par la plupart des gens, mais elle est cruciale pour les entreprises. Les sauvegardes externes, telles que les disques durs ou SSD USB, le stockage en réseau (NAS) et même les solutions cloud, sont plus courantes.

Les entreprises qui ont besoin d'énormes quantités de redondance de sauvegarde ont souvent recours à la "sauvegarde à froid". Cela se produit moins souvent et le stockage est déconnecté des ordinateurs lorsqu'il n'est pas utilisé. Curieusement, la bande magnétique, utilisée dans la "récupération après sinistre", reste courante aujourd'hui.

Le cache, le stockage et la mémoire jouent tous des rôles différents

Le cache, la mémoire et le stockage jouent tous des rôles différents mais essentiels pour assurer le bon fonctionnement de votre ordinateur. À l'avenir, nous verrons probablement la capacité de tous ces types de mémoire augmenter, et la recherche dans ce domaine est un domaine concurrentiel.