Qu'est-ce que le BIOS
TSMSI CR7
12/12/2011
2I) Les premires cartes mre
3II) Le Facteurs dencombrement des cartes mres
31) AT BABY et AT PLEIN FORMAT
32) LPX et mini LPX
43) NLX
44) ATX
55) Micro ATX et mini ATX
66) Flex ATX
77) ITX, Mini ITX et Nano ITX
88) SSI EEB v3.0
99) BTX
1010) Taille des diffrents format:
1011) Comparaison entre ATX et Flex ATX
1112) Le connecteur de l'alimentation
12III) Composition dune carte mre
121) Le Bios
143) Le CMOS (Complementary Metal-Oxyde Semiconductor)
144) Lhorloge
155) Le Chipset
166) La Mmoire cache:
177) Interruptions dIRQ
187) Contrleur DMA
20IV) Les Bus de communications
201) Le concept de bus
222) Carte mre et chipset
24V) Les bus dextensions
291) USB (Universal Serial Bus)
302) Le Bus Firewire (IEEE 1394)
303) Le bus srie
304) Le bus parallle
305) Connecteur RJ45
306) connecteurs audio
317) connecteurs PS/2
31VI) Conclusion
I) Les premires cartes mreLe 1er type de carte mre arriv sur le
march publique date de 1983, cette carte comportait un processeur
Intel 8086. A part quelques rares composants spcifiques elle
utilisait des circuits intgrs classiques (portes logiques srie
74LSxx). La frquence de base du bus tait de 4,77Mhz.*
Carte mre 8086II) Le Facteurs dencombrement des cartes mresLe
terme facteur dencombrement dsigne les dimensions physiques de la
carte mre. Il dtermine le type de botier ncessaire.En cas
dvolution, certaines cartes mres sont interchangeables dans un mme
botier, dautres non. Cela est du leur taille, lemplacement des
connecteurs et la position des vises de fixation.1) AT BABY et AT
PLEIN FORMAT
Ces formats sont abandonns, ils furent trs utiliss pour les
cartes mres base de 386, 486 et Pentium. Cest un format de carte
adapt aux petites et grandes tours de type AT.
EMBED MSPhotoEd.3 2) LPX et mini LPX
Ces formats ont t utiliss en premier par Western Digital en
1987. Il s'agit d'un format semi propritaire, mais qui a depuis t
utilis ou copi par de nombreux constructeurs. Les spcifications du
format LPX n'ont jamais t publies en dtail, ce qui implique que
chaque constructeur y a ajout sa part de spcialits. Ainsi, il
n'existe pas une carte mre LPX standard ce qui a engendr de
nombreux problmes d'incompatibilit. Compaq, Packard Bell et HP en
ont ts les premiers utilisateurs.
Elles se disposent dans des tours low profile, desktop ou
SlimeLine. Il existe trs peu de carte mre de ce type de nos jours,
elles utilisent la technologie Pentium III et Clron pour les
derniers modles.
3) NLXCest un quivalent de l'ATX appliqu au LPX. Totalement
standardis, les cartes mres NLX sont interchangeables. Sa
ressemblance avec les cartes mres de type LPX est principalement
base sur le fait que la carte mre est compose de deux plaques.
Infos Techniques
Cest une carte principale intgrant le Microprocesseur, la mmoire
cache et la mmoire vive (SDRAM). La carte fille intgrant les slots
d'extensions (ISA, PCI, AGP...).
Comme pour les cartes LPX ou ATX, les principaux connecteurs
(srie, parallle, USB, ...) sont intgrs directement sur la carte
principale.
Carte mre de type NLX de Intel
4) ATXApparu depuis 1996, cest dsormais le format le plus
rpandu. Cest une amlioration du format AT dvelopp par INTEL. Ce
type de carte ne sinsre plus dans les botiers AT
5) Micro ATX et mini ATX
Ces formats furent conu en 2001 par Intel, utilisant la
technologie Pentium IV, Clron, Athlon, Duron servant
essentiellement au mini pc et utilisant une nouvelle rpartition des
composants pour faciliter la dissipation thermique.
Infos Techniques
2 ports IDE ATA 100/133, 2 3 ports PCI, 2 4 slot mmoires
SDRAM/DDRAM, 1 port AGP 4x ou alors le contrleur graphique est
intgr la carte mre tous comme le contrleur du son ou le contrleur
ethernet.
6) Flex ATX
Format conue pour le chipsets Intel 810 et le Pentium III, ce
format de carte mre intgre les circuits sons et vido ce qui lui
permet de gagner 25 % de place sur l'actuel Micro ATX.
Infos Techniques
2 ports IDE ATA 100, 1 port PCI, 2 slot mmoires SDRAM, 1 port
AGP 4x ou alors le contrleur graphique est intgr la carte mre tous
comme le contrleur du son ou le contrleur Ethernet.
Une vue densemble:
7) ITX, Mini ITX et Nano ITXFormat de carte cre rcemment par
VIA, utilisant un Microprocesseur VIA, le C3 ou les nouveau Pentium
IV-M, il intgre presque la quasi-totalit des composants.Infos
Techniques2 ports IDE ATA 100, 1 port PCI, 2 slot mmoires SDRAM, 1
port AGP 4x ou alors le contrleur graphique est intgr la carte mre
tous comme le contrleur du son ou le contrleur Ethernet.
Format Micro ITX ( P IV-M )Format micro ITX (Via C3)
Format Nano ITX (Via C3)8) SSI EEB v3.0Format cre par TYAN
servant aux gros serveurs ou bases de donnes et servant aussi pour
les Ordinateurs supercalculateurs. Cest une Carte mre biprocesseurs
fonctionnant avec Opteron ou Xon.Infos Techniques2 ports Ultra DMA,
2 4 ports serial ATA, 2 3 ports PCI-X 64 bit (133/100/66 MHz), 1 2
ports PCI 32 bit, 6 9 slot mmoires DDRAM (16Go max), 1 port AGP 8x
ou alors le contrleur graphique est intgr la carte mre tous comme
le contrleur du son ou le contrleur Ethernet.
Carte mre Tyan Thunder(Bi-Opteron)
9) BTXLes informations sont encore peu nombreuses concernant le
BTX, vu que ce format sera accessible en 2005. Intel et Sony sont
lorigine du BTX.Cela permettra l'intgration des technologies type
PCI Express, WiFi et DTCP (Digital Transmission Content Protection
over IP).
Disposition carte mre format BTX
Diffrents Formats de cartes BTX
10) Taille des diffrents format:TypeLargeur maximale
(Cm)Longueur maximale (Cm)
Mini ATX28.4420.82
MicroATX24.3824.38
Flex ATX22.8619.05
ATX30.4824.38
LPX22.8633.02
Mini-LPX20.8225.50
NLX22.8634.54
ITX19.0521.59
Baby AT21.7633.12
Mini AT22.0933.02
Mini ITX1717
Nano1212
BTX32.526.6
MicroBTX26.426.6
PicoBTX20.326.6
11) Comparaison entre ATX et Flex ATX
Nous pouvons voir ci-dessus quune carte Flex ATX est quivalente
60% de lATX. Ce qui permet de lintgrer dans un espace plus rduit,
mais qui oblige la suppression dun certain nombre de ports
(exempledans ce cas: le passage de 4 ports PCI un seul port
PCI).12) Le connecteur de l'alimentation
Depuis les premiers Pentium II, les alimentations (et donc les
botiers) sont de type ATX. Dans ce cas, l'interrupteur n'est plus
reli sur le rseau 220V, mais sur la carte mre. L'alimentation
alimente en permanence la carte mre avec une tension de
vrification. En appuyant sur l'interrupteur, le signal est envoy
sur la carte mre qui demande l'alimentation de dmarrer. Ceci n'est
pas sans risques. Comme la carte mre est toujours sous tension, mme
PC teint, une surtension sur le rseau lectrique provoque gnralement
des pannes irrversibles. De plus, en cas de surtension, il arrive
que le PC ne dmarre, ou ne s'teigne plus. Il suffit de retirer la
prise lectrique quelques minutes et de la remettre avant de
redmarrer le PC.
Alimentations AT pour PC
Les premiers IBM pc XT (1983) utilisaient leurs propres
alimentations. Si la forme et les fixations ont changes dans les
286 de type clones, les tensions prsents sur les connecteurs sont
restes les mmes. Ces alimentations PC (incluent dans les botiers)
sont appeles de type AT.
Pour la connexion sur la carte mre, les fils noirs de chaque
connecteurs (les masses) doivent se trouver au milieu.Alimentations
et brochage ATX pour PC
L'avantage de l'ATX, cest que le PC se coupe tout seul (sous
Windows 95/98 et ultrieur) et peut redmarrer directement par un
signal modem par exemple.
Certaines cartes mres, durant la priode de transition (1998
1999), possdaient les 2 modes de connections (ATX et AT).III)
Composition dune carte mre
1) Le BiosLe BIOS (Basic Input Output System) est un programme
de base permettant de charger les priphriques au dmarrage avant le
systme d'exploitation et de communiquer avec celui ci. Cest lui qui
permet le lien matriel/logiciel.Il est stock dans une mmoire ROM
(Read Only Memory) et il utilise les donnes contenues dans le CMOS
pour connatre la configuration du systme. Il est possible de
modifier les paramtres du BIOS par l'appui d'une touche au dmarrage
de l'ordinateur (en gnral, SUPPR ou F2, mais d'autres touches sont
possibles)Il ne s'efface pas quand on teint l'ordinateur. On peut
trouver les BIOS sur des supports de type flash ou EEPROM.Plac sous
la responsabilit de spcialistes du logiciel tels que Award, AMI ou
Phoenix, le BIOS est un lment dterminant dans les performances de
la machine.Il constitue le logiciel embarqu qui va reconnatre et
paramtrer toutes les diffrentes cartes connectes la carte mre, leur
attribuer des adresses mmoire et des numros dinterruptions pour
viter que celles-ci ne rentrent en conflits.
Il va aussi grer lalimentation lectrique de tous les lments de
la carte, il va pouvoir les activer ou dsactiver en cas de
ncessiter.Lorsque lordinateur est mis sous tension le BIOS va
effectuer les oprations suivantes :
Faire le test du CPU
Vrifier le BIOS
Initialiser le Timer (l'horloge interne)
Initialiser le contrleur DMA
Vrifier la mmoire vive et la mmoire cache
Installer toutes les fonctions du BIOS
Vrifier toutes les configurations (clavier, disquettes, disques
durs ...)
En cas de mauvais branchements ou derreur sur la carte le BIOS
va envoyer des sries de codes diffrents mis par un haut parleur en
fonction du problme. Ces sons permettront de trouver la source du
problme et de le rsoudre.
Voici les diffrents bip que lon peut remarquer avec un BIOS
AMI:
1 bip.Problme de barrettes mmoires vives
2 bips.Erreur dans la parit
3 bips.Erreur dans la mmoire du BIOS
4 bips.Problme sur lhorloge de la carte mre
5 bips.Problme sur le processeur
6 bips.Problme avec le clavier
7 bips.Problme avec une carte rcemment installe
8 bips.Problme de mmoire sur la carte graphique
9 bips.Problme de mise jour avec le BIOS
10 bips.La mmoire CMOS est endommage
11 bips.Problme avec la mmoire cache.
Attention, de mauvais rglages peuvent endommager des lments fixs
sur la carte (Carte graphique, processeur).
La mise jour d'une puce BIOS ROM permetde: supporter un lecteur
de disquettes LS-120 ou SuperDisk (120 Mo) supporter d'autres
lecteurs ATAPI amovibles tels que les lecteurs ZIP supporter des
disques durs d'une capacit suprieur 8,4 Go supporter des disques
durs IDE Ultra-DMA/33, UDMA/66, UDMA/100 ou encore plus rapides
supporter ou amliorer les fonctions Plug-and-Play corriger les bugs
lis au calendrier Amliorer la gestion entre matriel et logiciel.Le
Dual BIOS:
De nouvelles cartes sont construites avec deux BIOS (Dual BIOS),
cela va permettre dutiliser le deuxime lorsque le premier rencontre
des problmes comme par exemple un virus ou un flashage interrompu
par une coupure de courant. Le deuxime BIOS est l pour rinitialiser
le premier en cas de problme.3) Le CMOS (Complementary Metal-Oxyde
Semiconductor)Parfois appel BIOS CMOS, conserve certaines
informations sur le systme, y compris l'heure et la date systme. Le
CMOS est continuellement alimente par une pile (au format pile
bouton) situe galement sur la carte mre. Ainsi, les informations de
configurations sur le matriel install dans l'ordinateur (comme par
exemple le nombre de pistes, de secteurs de chaque disque dur) sont
conserves dans le CMOS.Dans la mesure o le CMOS est une mmoire
lente, certains systmes recopient parfois le contenu du CMOS dans
la RAM (mmoire rapide).
4) LhorlogeL'horloge temps rel (parfois note RTC, ou Real Time
Clock) est un circuit charg de la synchronisation des signaux du
systme. Elle est constitue d'un cristal qui, en vibrant, donne des
impulsions (appels tops d'horloge) afin de cadencer le systme. On
lappelle la frquence de l'horloge (exprime en Mhz) (1 Mhz quivaut 1
million d'oprations par seconde).Plus la frquence est leve, plus il
y a de tops d'horloge et donc plus le systme pourra traiter
d'informations. De nos jours le quartz est intgr au chipset.
5) Le Chipset
Au dpart, les cartes mres utilisaient un grand nombre de puces
pour permettre la carte mre de jouer son rle : le gnrateur
dhorloge, le contrleur de bus, les contrleurs dinterruptions et de
canaux DMA, lhorloge, la RAM CMOS, le contrleur de clavier ainsi
que dautres puces logiques simples servant complter le circuit de
la carte mre, ainsi que le processeur, le coprocesseur mathmatique,
la mmoire et autres lments.En 1986, une socit, CHIPS &
TECHNOLOGIES lana un composant rvolutionnaire. Une seule et unique
puce intgrant toutes les fonctions remplies par les diffrentes
puces qui quipaient jusqualors la carte mre dun PC. Ce fut le
premier chipset ou jeu de composant. Il incluait les fonctions du
gnrateur dhorloge systme, des deux contrleurs dinterruptions, des
deux contrleurs de canaux DMA et mme de la puce RAM CMOS /
horloge.La place ainsi libre sur la carte mre a permis de les
amliorer. Il existe de nombreux constructeurs de Chipsets. Les plus
courants sont Intel, VIA, SiS, NVidia et depuis peu ATI.Le chipset
(ensemble de puces)Les chipset est un circuit lectronique qui est
charg de coordonner les changes de donnes entre les divers
composants de l'ordinateur (carte graphique, processeur, la mmoire
vive et autres priphriques). Il est important de choisir une carte
mre embarquant un chipset rcent afin de garantir votre PC une
volution possible sans dpenses excessives. D'autre part, le chipset
peut grer beaucoup de fonctions comme :
l'UDMA 133
Le Serial ATA (SATA)
Le RAID
l'USB 2.0
Le son intgr
Le rseau
Le chipset graphique intgr
Le FireWire
Architecture dun ChipsetLa plupart des Chipsets reposent sur une
architecture deux niveaux, incorporant dune part une partie
NorthBridge (pont nord) et dautre part une partie SouthBridge (pont
sud).
La partie NorthBridge est la partie essentielle du chipset car
elle inclut linterface qui permet la communication entre le
processeur et le reste de la carte mre : bus processeur, bus
mmoire, bus AGP. Il intervient donc sur le type de mmoire que l'on
peut employer (SDRAM, DDRAM), sur la frquence du bus mmoire (FSB =
Front Side Bus), sur la carte graphique (modes AGP 2X, 4X, 8X) Le
circuit NorthBridge est le seul lment de la carte mre qui peut
travailler la vitesse du processeur. Il est parfois appel GMCH,
pour Graphic and Memory Controller Hub. Il peut contenir parfois le
chipset vido.Cette puce pioche dans la mmoire les informations dont
le processeur a besoin pour effectuer les calculs.Le circuit
SouthBridge (appel galement contrleur d'entre-sortie) fonctionne
moins rapidement. Il gre les bus secondaires du systme : PCI, ISA,
USB. Il assure galement la gestion des contrleurs IDE (normes
ATA-33, ATA-66, ATA-100), du port parallle, des ports srie, de
l'interface clavier et de celle du lecteur de disquettes.Quand un
logiciel envoie une demande de lecture ou d'criture sur l'un des
composants, la commande transite par le chipset avant de parvenir
au composant lui-mme.Inversement, le priphrique peut aussi informer
le systme d'exploitation qu'il a une rponse fournir et demande
alors laccs. Le systme lui autorise ou non cet accs.Les
instructions peuvent tre de types: sauvegarde, lecture et demande
dinformations; dclenches aussi bien dun disque dur, d'un priphrique
sur port USB ou une connexion rseau.Le chipset constitue donc la
moelle pinire de la carte mre: un centre nerveux qui rgit la
circulation des informations entre les diffrents composants du
micro.
Exemple de schma de Chipset6) La Mmoire cache:
La mmoire cache va permettre au processeur de se rappeler des
oprations quil a dj effectues auparavant. Elle va stocker la rponse
des calculs effectus par le processeur pour quil puisse aller plus
vite.
De nos jours on peut distinguer deux types de mmoire cache:
La mmoire cache de niveau 1 intgre dans le processeur.
La mmoire de niveau 2 situe au niveau du bus processeur.7)
Interruptions dIRQ
Chaque priphrique possde un numro dinterruption (IRQ) fournit
par le BIOS.
On distingue 2 pics dinterruptions qui divisent les 16 IRQ en
deux parties:
- de 0 7 sont les premiers tre apparues (utiliss pour les slot 8
bits (ISA)).
- de 8 15 ont t ajouts pour les slots 16 bits.Ce second
contrleur d'interruption permet une relation entre les deux groupes
d'interruptions par une liaison en cascade entre lIRQ 2 et lIRQ
9.La cascade vient donc en quelque sorte "insrer" les IRQ 8 15
entre les IRQ 1 et 3.
IRQPriphrique
0Horloge interne
1clavier
2contrleur d'interruptions programmable Renvoi vers les IRQ 8
15
3port de communication COM2/COM4
4port de communication COM1/COM3
5libre
6contrleur de disquettes
7port imprimante LPT1
8CMOS (Horloge temps rel)
9libre
10libre
11libre
12port souris PS2/libre
13processeur numrique de donnes (Coprocesseur mathmatique)
14contrleur de disques durs primaire (IDE)
15contrleur de disques durs secondaire (IDE)
Remarques: les ports COM 2 et 4 ainsi que 1 et 3 sont sur le mme
IRQ. Et ne fonctionne que si les priphriques ne sont pas actifs
simultanment.
Ces IRQ sont contrls par un contrleur d'interruption qui permet
de "donner la parole" l'IRQ ayant la plus grande priorit.La priorit
tant donne par ordre d'IRQ croissant, et les IRQ 8 15 tant insres
entre les IRQ 1 et 3, l'ordre de priorit est donc le suivant:
0 > 1 > 8 > 9 > 10 > 11 > 12 > 13 > 14
> 15 > 3 > 4 > 5 > 6 > 7
L'IRQ d'une carte peut tre modifi, car il faut lui allouer un
numro d'IRQ non utilis par un autre priphrique.
Sur les anciens priphriques il est fix grce des jumpers
(cavaliers) prsents sur la carte.
Sur les cartes rcentes (comportant un BIOS Plug & Play), le
paramtrage des ressources (IRQ, DMA, Adresses d'entre-sortie) se
fait grce un petit utilitaire (souvent sous DOS) fourni avec la
carte rseau (il s'appelle gnralement setup.exe, install.exe,
ezconf.exe, config.exe, ...) il permet de modifier logiciellement
les valeurs de l'IRQ, DMA, ... Il faut gnralement dsactiver le mode
plug & play pour pouvoir modifier les paramtres
manuellement.
Enfin, de nombreuses cartes sont paramtrable loisir (il est
possible d'affecter une valeur d'IRQ sous Windows). C'est notamment
le cas de la plupart des cartes sons.
Les diffrents priphriques appellent toujours des interruptions
bien prcises.Si deux priphriques ont la mme IRQ, il se produit
alors un conflit matriel.
Un conflit peut se produire galement lors dallocation de plages
mmoires ou canaux 7) Contrleur DMACertains priphriques ont besoin
dutiliser de la mmoire systme, on leur dfinit alors un canal d'accs
direct la mmoire appel DMA (Direct Memory Access soit Accs direct
la mmoire).Il dsigne un emplacement de la mmoire vive (RAM) de
lordinateur. Les priphriques utilisent un buffer (tampon) pour les
donnes qui entrent et qui sortent.
Cette mthode va permettre ces priphriques d'utiliser des canaux
spciaux qui leurs donneront un accs direct la mmoire, sans faire
intervenir le microprocesseur.
Il existe 8 canaux DMA sur un ordinateur.
Les DMA sont gnralement assigns suivant cet ordre :
DMA 0 - libre
DMA 1 - (carte son)/ libre
DMA 2 - contrleur de disquettes DMA 3 - port parallle (port
imprimante)
DMA 4 - contrleur d'accs direct la mmoire (renvoi vers DMA0) DMA
5 - (carte son)/ libre DMA 6 - (SCSI)/ libre
DMA 7 - disponibleCe sont les lments qui permettent aux
priphriques et aux logiciels de communiquer entre eux. Ils
fonctionnent comme des canaux radio deux voies. Pour communiquer
avec le port srie de lordinateur, il faut savoir sur quel port dE/S
(canal radio) il est cout.De la mme manire, pour recevoir des
donnes dun port srie, il faut savoir sur quel port dE/S il
met.Alors quils ne comprennent quun nombre limit dIRQ et de canaux
DMA, les ordinateurs modernes offrent un grand nombre de ports
dE/S.ya 65 535 ports, numrotes de 0000H Attribution des plages
mmoires par priphriques:
Le Clavier
060H
Carte Son
220H
Carte Rseau
300H
Carte SCSI
330H
Lecteur de Disquette3F2H
COM1
3F8H
COM2
2F8H
COM3
3E8H
COM4
2E8H
IDE1
1F0H / 3F6H
IDE2
170H / 376H
LPT1
378H
LPT2
278HIV) Les Bus de communications1) Le concept de bus
Dans larchitecture dun systme base de microprocesseur, le
processeur est reli aux autres composants (Mmoire vive, mmoire
morte, priphriques) par l'intermdiaire d'un canal permettant le
transit de l'information.Ce canal est appel bus de communication
:
Un bus se dcompose en trois sous bus comme suit :
Le bus d'adresses qui spcifie quelle adresse du composant on
dsire lire ou crireLargeur de BusMmoire adressableExemple de
CPU
16 bits64 koIntel 8080
20 bits1 MoIntel 8086
24 bits16 MoIntel 80286, 80386 SX
32 bits4 GoIntel 80386 DX, 80486, Pentium
36 bits64 GoIntel Pentium Pro, P II, P III, P4
Un bus de donne qui permet d'envoyer une donne crire, ou de
recevoir la donne lire.Largeur de BusExemple de CPU
4 bitsIntel 4004
8 bitsIntel 8080
16 bitsIntel 8086
32 bitsIntel 80386 DX, 80486, Pentium
64 bitsAMD 64 et similaire
-Un bus de commandes qui indique si on ralise une lecture ou une
criture
Un bus est susceptible d'tre accd par plusieurs composants en
mme temps. Cependant, seuls deux composants sont capables de
dialoguer entre eux. Il est donc ncessaire de disposer de
contrleurs chargs d'arbitrer l'accs au bus.Un bus se caractrise par
:
son type (parallle ou srie)
sa largeur (en nombre de bits), c'est--dire le nombre de bits
qu'il est capable de transfrer en mme temps
sa frquence (en hertz) indiquant sa vitesse de transfert de
l'information
La bande passante d'un bus (ou dbit) s'exprime en Mo/s ou Go/s
et est dfinie par le calcul suivant:Bande passante =
ou
Bande passante =
2) Carte mre et chipsetLa carte mre assure la connexion physique
des diffrents composants (processeur, mmoire, carte
d'entres/sorties, ...). Elle permet l'change d'information entre
les diffrents composants au travers de diffrents bus.
Le chipset organise le transfert de donnes entre les diffrents
composants de la machine. Il est aujourd'hui compos de deux lments
essentiels sur les PC :
Le Pont Nord (Northbridge)
Le Pont Sud (Southbridge)
Exemple darchitecture
Les diffrents constituants de la carte mre sont les suivants
:Les bus spcifiques
1) Le bus processeurIl relie le processeur au Pont Nord, il est
parfois appel bus systme ou FSB (Front Side Bus)2) le backside
busIl relie le processeur la mmoire cache3) le bus mmoireIl relie
le Pont Nord la mmoire vive4) le bus AGPIl relie le Pont Nord la
carte graphique AGP
5) Liaison Ponts Nord/Sud
Auparavant la connexion Nord/Sud tait ralise grce au bus PCI. Or
la bande passante du bus PCI tant limite (133 Mo/s), les
constructeurs ont du laborer des solutions plus efficaces : pour
Intel :Intel Hub Architecture (IHA) 266/533 Mo/s
pour VIA :V-Link 533 Mo/s
pour SiS :MULTIOL 1 Go/s (16 bits 533 Mhz)
pour nVidia :HyperTransport (en collaboration avec AMD) 800
Mo/s7) Le bus de mmoires
Appel aussi FSB pour Front Side Bus, c'est le bus qui assure le
transport de donnes entre le processeur et la mmoire vive.C'est de
lui qu'il s'agit lorsque l'on parle de bus 133 Mhz, 266 Mhz. Le bus
interne est lui-mme subdivis en deux bus : Le bus d'adressage
transporte les adresses mmoire auxquelles le processeur souhaite
accder pour lire ou crire une donne. Le bus de donnes vhicule les
informations en provenance ou destination du processeur.
Selon le type de mmoire pour lequel le chipset a t conu, le
circuit NORTHBRIDGE peut fonctionner diffrentes vitesses.
Afin d'augmenter le dbit des bus, il existe des techniques
permettant d'envoyer plus d'informations sur un mme cycle : le DDR
(Double Data rate) utilis par lAthlon XP permet d'envoyer deux fois
plus d'informations par cycle, c'est--dire 200Mhz x 2 (DDR) = FSB
400 Mhz.
le QDR (Quadruple Data rate) utilis par le PIV permet d'envoyer
quatre fois plus d'informations par cycle, cest--dire 200Mhz x 4
(QDR) = FSB 800 Mhz.V) Les bus dextensionsLe bus dEntre-sortie
permet la communication entre les diffrents lments branchs mais il
permet surtout dajouter des priphriques lordinateur afin den tendre
les capacits. Les composants informatiques les plus indispensables,
telles les cartes son et vido doivent tre enfichs dans des
connecteurs dextension.
On distingue les bus PCI, AGP, USB, FIREWIRE, ISA, MCA, EISA,
VLB BUS ISA (Industry Standard Architecture)
Le bus ISA est le bus 8 bits qui quipait le 1er IBM PC lanc en
1981. Il fut dvelopp en 16 bits partir de 1984. Le premier bus ISA
tait cadenc 4.77MHZ, dsormais ce bus est cadenc 8.33MHZ ce qui
offre un taux de transfert de 8Mo/s.A lorigine, il transfrait 8
bits de donnes. Cest un bus trs lent, toujours utilis par les
cartes modem, cartes son(mais ne sont plus commercialises)Le Bus
MCA (Micro Channel Architecture)Avec lapparition des processeurs 32
bits, partir du 386, le bus ISA sest trouv inapte grer la puissance
des processeurs qui pouvaient transfrer jusqu 32 bits de donnes
simultanment contre 16 bits pour le bus ISA.Plutt que de dvelopper
une extension 32 bits de ce bus, IBM a dvelopp en 1987 le bus MCA,
bien suprieur au ISA.Le Bus EISA (Enhanced Industrie Standart
Architecture)Ce fut la rponse de grands constructeurs au bus MCA
lanc par IBM. Il fut dvelopp essentiellement par COMPAQ et fut lanc
en 1988. C'est une extension du bus ISA, entirement compatible mais
large de 32 bits, avec une gestion plus intelligente, il atteint un
taux de transfert de 20 Mo/s 8,3 MHz pour sa compatibilit avec
l'ISA Le Bus VLB (VsaLocalBus)Lanc en 1992, il a t dvelopp par NEC
ainsi que par dautres constructeurs, il tait principalement ddi la
vido. Cest le premier bus dentres sorties qui est reli au bus de
processeur via la partie NORTHBRIDGE du chipset.Cependant, ce bus
na jamais t dvelopp pour les processeurs PENTIUM. Il est seulement
compatible avec les 486.Le Bus PCI (Peripheral Component
Interconnect)Traduit par Interconnexion de Composants Priphriques.
Il fut dvelopp par INTEL partir de 1992 et remplaa le bus VESA /
VLB. Ce bus a servi de modle INTEL pour dvelopper la spcification
plugnplay . Cest dire que les cartes PCI ne peuvent tre configures
que par voie logicielle. Il ne peut y avoir de cavaliers
positionner selon telle ou telle IRQ.Le bus PCI est un bus 32 bits
cadenc 33 MHz. Certains systmes rcents incluent une version
optionnelle en 66 MHz, 64 bits mais il s'agit essentiellement de
stations de travail et de serveurs.On dcouvre aujourdhui le PCI-X
cadencer 133 Mhz sur une largeur de 64 bits. (Utilis dans les
serveurs)
Le Bus AGP (Accelerated Graphics Port)Dvelopp par INTEL en 1997
pour accrotre les performances du circuit vido des PC. Le bus AGP
est un bus 32 bits grande vitesse puisquil fonctionne 66MHZ. Il est
reli au circuit NORTHBRIDGE du CHIPSET. Le port AGP a une largeur
de 32 bits et est cadenc 66 MHZ
AGP 2x512 Mo/sec
AGP 4x1,07 Go/sec
AGP 8x2,13 Go/sec
Le bus PCI Express
Le bus PCI Express (Peripheral Component Interconnect Express,
not 3GIO pour Third Generation I/O) a t mis au point en juillet
2002. Contrairement au bus PCI, qui fonctionne en interface
parallle, le bus PCI Express fonctionne en interface srie, ce qui
lui permet d'obtenir une bande passante beaucoup plus leve que ce
dernier.Caractristique du bus PCI Express
Le bus PCI Express se dcline en plusieurs versions, 1X, 4X, 8X
et 16X, permettant d'obtenir des dbits compris entre 250 Mo/s et 8
Go/s, soit prs de 4 fois le dbit maximal des ports AGP 8X. Ainsi,
avec un cot de fabrication similaire celui du port AGP, le bus PCI
Express est amen le remplacer progressivement.
Connecteur PCI ExpressLes connecteurs PCI Express sont
incompatibles avec les anciens connecteurs PCI et possdent des
tailles variables et une plus faible consommation lectrique. Une
des caractristiques intressantes du bus PCI Express est la
possibilit de brancher ou dbrancher des composants chaud,
c'est--dire sans teindre ou redmarrer la machine. Les connecteurs
PCI Express sont reconnaissables grce leur petite taille et leur
couleur anthracite : Le connecteur PCI Express 1X possde 36
connecteurs et est destin un usage d'entres-sorties haut dbit :
Le connecteur PCI Express 4X possde 64 connecteurs et est destin
un usage sur serveurs:
Le connecteur PCI Express 8X possde 98 connecteurs et est destin
un usage sur serveurs:
Le connecteur PCI Express 16X possde 164 connecteurs, et mesure
89 mm de long et a vocation servir de port graphique :
Le standard PCI Express a galement vocation supplanter la
technologie PC Card sous la forme de connecteurs PCI Express Mini
Card . De plus, contrairement aux connecteurs PCI dont l'usage tait
limit la connectique interne, le standard PCI Express permet de
connecter des priphriques externes l'aide de cbles. Pour autant il
ne se positionne pas en concurrence des ports USB ou FireWire.Le
port AMR (Audio and Modem Riser)Le port AMR est un port interne. Il
permet de connecter soit une carte audio soit un modem tout les
deux au format AMR.
Le port CNR (Communication and Networking Riser)Le port CNR est
juste une amlioration du port AMR, il doit permettre de connecter
toutes sortes de priphriques. Lutilit de ces 2 ports est encore
prouver.Le port IDE (Integrated drive Electronics)Le port IDE
(Integrated drive Electronics), circuit lectronique intgr pour
lecteurs.Qualifie un disque dur circuit de contrleur de disque
intgr. Les premiers disques durs IDE taient souvent assimils des
cartes adaptateurs, et leurs successeurs fonctionnent comme des
ST-506/412. IDE dsigne galement le standard d'interface ATA, qui
permet de connecter un disque dur sur un bus ISA d'ordinateur
compatible IBM.Interface standard d'unit de disque dur qui intgre
l'lectronique du contrleur sur l'unit.Le contrleur se connecte une
carte (paddleboard) qui se trouve l'extrieur, ou sur la carte mre.
Cette carte sert d'interface avec l'unit centrale, via le bus.
Contrairement IDE, l'unit SCSI comporte un adaptateur bus hte (HBA)
qui sert d'interface avec l'unit centrale, via le bus E-IDE
(Enhanced Integrated Drive Electronic). Amlioration du standard
ide: contrleur lectronique intgr la carte mre. Ce standard servait
grer les disque dur (c'est maintenant le standard ATA/133 qui s'en
charge et qui n'est qu'une amlioration de plus de l'IDE). Le port
SATALe serial ATA est un nouveau gestionnaire (contrleur) de
disques durs de type IDE. La technologie interne du disque dur est
donc similaire celle des disques durs parallles. Seuls la
communication est remplace par une liaison srie. Le transfert
parallle commence nettement poser des problmes de synchronisation
des signaux lorsque l'on augmente la vitesse de transmission.
La vitesse de base est de 150 Mb/s (pour 133 Mb/s dans le mode
ATA-133). L'augmentation de vitesse n'est donc pas trs
significative. Par contre, les normes futures devraient augmenter
cette vitesse jusqu' 600 MB/s ( lheure actuelle, la norme Sata-2 a
t annonc et pourra avoir une vitesse de transfert de 300 MB/s).
La grosse diffrence vient donc de l'interface. Dans le cas des
disques IDE, le contrleur permet la connexion de 2 priphriques. La
bande passante est donc partage entre les 2. Ceci rduit les
performances. Par contre, dans le serial ATA, chaque disque dur est
reli son propre contrleur via son propre cble. Ceci implique qu'il
n'y a plus de pontages configurer pour les modes matres / esclaves.
A la diffrence des prcdentes normes, les disques durs S-ATA
utilisent une connexion srie sur 7 broches (pour 40 dans le cas des
liaisons ATA parallles). Quatre fils sont utiliss pour le transfert
des donnes (1 signal d'envoi, 1 signal de rception et 2 masses).
Ceci rduit nettement la dimension du cble de raccordement. La
longueur du cble est limite 1 mtre (contre 45 cm pour un ATA-133)
Troisime diffrence, les disques serial ATA sont hot plug, ils
peuvent tre connects (ou dconnects) avec le PC allum. Attention que
tous les systmes d'exploitation n'autorisent pas cette
fonction.
Certaines fonctions sont similaires aux disques durs SCSI comme
le contrle des erreurs lors des transferts. Le Serial-ATA se
positionne comme un SCSI Low Cost. Pour rappel, la norme SCSI la
plus rapide permet des taux de transfert jusqu' 640 MB/s.
Le cble utilis par le Serial ATA est un cble rond compos de sept
fils et termin par un connecteur de 8 mm :
Trois fils servent la masse et les deux paires servent la
transmission de donnes.Le connecteur d'alimentation est galement
diffrent : il est compos de 15 broches permettant d'alimenter le
priphrique en 3.3V, 5V ou 12V et possde une allure similaire au
connecteur de donnes :
Le port SCSI
SCSI : Small Computer System Interface - L'interface SCSI permet
de connecter des priphriques internes et externes
L'interface SCSI permet la connexion de priphriques internes
(Disques durs, CDROM,etc..) et externes. Systme plus coteux que
lIDE mais qui permet de traiter jusqu' 255 requtes de
lecture/criture en parallle dont la gestion est assure par des
composants spcifiques (et non le processeur central du PC) ce qui
amliore les performances tant en vitesse brute qu'en temps
processeur disponible.Les priphriques sont identifis dans la chaine
SCSI par un numro ID-LUN et doivent tre compatible avec le type de
bus (asymtrique ou diffrentiel) utilis.
Format : Connecteurs internes sur carte mre ou sur carte fille.
1 connecteur permet de relier 7 ou 15 priphriques selon
version.
Cble : longueur max. :3 m(12 m en Ultra-3 Wide SCSI)
Ressources: 1 IRQ
VariantesVitesse (Mo/s)Nb de priph.Bus asymtriqueBus
diffrentielNb broches/ connecteurLongueur max. du cble
SCSI 1 (1986)57X508 m
SCSI 2 (1994)107X504 m
Ultra SCSI207XX504 m
Ultra Wide SCSI 4015XX682 m
Ultra-2 SCSI 407X503 m
Ultra-2 Wide SCSI8015X683 m
Ultra-3 SCSI 807X503 m
Ultra-3 Wide SCSI16015X6812 m
Voici un tableau rcapitulant les caractristiques des principaux
bus :
NormeLargeur du bus (bits)Vitesse du bus (MHz)Bande passante
(Mo/sec)
ISA 8-bit88.37.9
ISA 16-bit168.315.9
EISA328.331.8
VLB3233127.2
PCI 32-bit33127.2
PCI 64-bit 2.16466508.6
AGP3266254.3
AGP(x2 Mode)3266x2528
AGP(x4 Mode)3266x41056
AGP(x8 Mode)3266x82112
ATA33163333
ATA1001650100
ATA1331666133
Serial ATA (S-ATA)1180
Serial ATA II (S-ATA2)2380
USB11.5
USB 2.0160
Firewire1100
Firewire 21200
SCSI-184.775
SCSI-2 - Fast81010
SCSI-2 - Wide161020
SCSI-2 - Fast Wide 32 bits321040
SCSI-3 - Ultra82020
SCSI-3 - Ultra Wide162040
SCSI-3 - Ultra 284040
SCSI-3 - Ultra 2 Wide164080
SCSI-3 - Ultra 160 (Ultra 3)1680160
SCSI-3 - Ultra 320 (Ultra 4)1680 DDR320
SCSI-3 - Ultra 640 (Ultra 5)1680 QDR640
VI) Ports de connexions
1) USB (Universal Serial Bus)
La spcification USB a t publie en 1996. Plusieurs socits dont
Compaq, Intel, IBM, Microsoft, NEC se sont regroupes afin de dfinir
une nouvelle interface destine remplacer et unifier les diffrents
connexions bas dbit : clavier, souris, imprimante...L'USB est un
bus srie externe.Dans sa version 1.0, l'USB possde une bande
passante de 12 Mbits/s (1,5 Mo/s) ce qui est suffisant pour les
priphriques cits prcdemment. Il permet de connecter jusqu' 127
priphriques (en thorie ).La norme USB 2.0 (2001) permet d'atteindre
480 Mbits/s soit 60 Mo/s. On a donc vu l'apparition d'autres
priphriques dots d'une interface USB (Lecteurs ZIP, disques
durs...).
Le bus USB est destin remplacer les bus srie/parallle. Il possde
l'avantage de supporter le mode Hot Plug and Play permettant de
brancher et dbrancher les priphriques lorsque l'ordinateur est en
fonctionnement. 2) Le Bus Firewire (IEEE 1394)Le bus FireWire
(Apple) ou iLink (Sony) ou IEEE 1394 a t mis au point par Apple en
1995. Il s'agit d'un bus haut dbit ressemblant l'USB et permettant
de connecter jusqu' 63 priphriques.Il a t conu principalement pour
les priphriques multimdia haut dbit : camras, camscopes,
synthtiseurs audio, scanners et imprimantes
professionnels.Initialement dot d'une bande passante de 50 Mo/s
(firewire 400), une rvision a permis d'atteindre 100 Mo/s (firewire
800).
3) Le bus srie
C'est le bus que tous les PC possdent, celui qui dbouche sur le
port servant brancher une souris ou un modem, ou encore certains
priphriques de jeux. Ses dfauts sont sa lenteur extrme car les
donnes ne sont envoyes que bit par bit (0 ou 1). Format : Port
externe avec un connecteurs de 9 (DB9) ou 25(DB25) broches
4) Le bus parallle
LPT : Line Printer Port - Port parallle des imprimantesApparu en
1980, c'est un port d'ente/sortie qui permet connexion de
priphriques externes notamment les imprimantes.
Port en voie de disparition de part sa faible capacit et sa
grande monopolisation du processeur central, il est bas sur un
fonctionnement 8 bits o chaque bit est transport, simultanment, par
1 fils (8 bits/8 fils) d'o cette notion de paralllisme.
Format : Port externe avec un connecteur de 25 ou 36 broches
(imprimantes).Suite aux volutions techniques, le port parallle est
pass de la norme Centronics (unidirectionnelle) la norme IEEE-1284
gre selon 2 modes (Mode EPP - Enhanced Parallel Port et mode ECP -
Extenced Capabilites Port) qui permettent un dbit suprieur et une
communication bidirectionnelle (si le cble le permet).Norme
Centronics: Vitesse: 200 Kbps (25 Ko/s) - longueur max. du cble : 3
m (6 m en haute qualit)Norme IEEE-1284 : Vitesse: 2000 Kbps (250
Ko/s) - longueur max. du cble : 10 m5) Connecteur RJ45
Les cartes mre actuelles sont souvent quips de port Ethernet
10/100 Mb/s (voir gigabit) ce qui permet de ce passer dune carte
additionnelle ddie a ceci et en consquence, une libration dun port
pci.
6) connecteurs audio
Il y a galement des connecteurs ddis au son (grer par le chipset
pont sud de la carte mre) qui peut grer par exemple des systmes
audio 5.1 (voir 7.1).
7) connecteurs PS/2
Ces connecteurs sont de type mini-Din mais sont plus communment
appeler PS/2 (d leur arrive sur les ordinateurs IBM PS/2) ceux-ci
sont utilis pour les claviers et les souris uniquement.
VI) Conclusion
On constate quau fils du temps, les cartes mre, les vitesses de
communications ainsi que leurs fonctionnalises ne cessent
dvoluer.Les cartes mre sont la pointe de cette avance.
Sans leurs volutions le monde de linformatique naurait pu
samliorer autant, elles sont le cur de cet ensemble
technologique.
Constatons que ce produit disponible pour tous, en rapport au
prix et aux fonctionnalits, assure une performance dutilisation
pour tout utilisateurs.
Largeur de bande de 16 bits
Connecteur audio
Connexion RJ45
Port firewire
Port parallle (imprimantes)
Port USB
Port sries (DB9)
Connectique pour le clavier
Connectique pour la souris
Largeur de bande de 8 bits
GELINET Adrien; STEINER Christian; DRESCH VirgilPage 1
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