La CARTE MERE

1. La CARTE MERE Introduction

2. MATERIEL ORDINATEUR PERIPHERIQUES Mémoire C. ENTREES SORTIES Microprocesseur ROM RAM Présentation fonctionnelle (Rappel)

3. Présentation fonctionnelle (Rappel) Présentation fonctionnelle (Rappel) Unité Centrale Mémoire Centrale Unité de Commande ROM Unité de calcul (UAL) RAM Sorties Entrées Mémoire auxiliaire

4. La Carte Mère • La carte mère est une desréalisations techniques de certains éléments fonctionnels cités. • Sur la carte mère on trouvera : • Le processeur • La mémoire (ROM et RAM) • Des connecteurs pour recevoir les périphériques. • Le Chipset • Le BIOS en ROM

5. La Carte Mère Il existe plusieurs FORMATS : • Format ATen voie de disparition. Dépourvue de port USB, les divers périphériques de base (clavier, série, parallèle, sourie) sont reliés à la carte par des nappes. • Format ATX actuellement utilisé dans la plupart des PC. Elle est muni de ports USB et les divers périphériques de base sont intégrés à la carte. • Format NLX se caractérise par une absence de connecteur. La carte s'enfiche en fond de panier. Le boîtier est adapté au format de la carte.

6. La Carte Mère Le format AT

7. Le PROCESSEUR Le MARCHE Il est dominé par la société INTEL avec ses : Processeurs : PENTIUM I, II, III et IV(de 60 Mhz jusqu'à 4 Ghz ) CELERON (version bridée -et meilleur marché- du Pentium. Jusqu'à 2.6 Ghz ) ITANIUM (processeur 64 bits) Composants divers(Contrôleur de Bus, Contrôleur de transmission série, etc…).

8. Le PROCESSEUR Il existe d'autres constructeurs de processeurs : AMD avec ses processeurs DURON - Sempron (1.6 -1.8 Mhz annoncé 2 Ghz) ATHLON XP puis 64 (jusqu'à 2.4 Ghz) Opteron processeur 64 bits (jusqu'à 2.6 Ghz) CYRIX (racheté par VIA Technologies Inc.) avec le processeurs M II et le Cyrix VIA avec le C3et Transmeta avec Crusoé Ces processeurs sont des clones du PENTIUM.

9. Le PROCESSEUR INTEL et AMD sont les principaux fournisseurs de composants pour les PC. Il existe également les sociétés : IBM/MOTOROLAavec sa gamme POWERPC qui équipe en particulier les MACs Compaq/DEC avec sa gamme ALPHA etc. Un système d'exploitation est écrit (ou compilé) pour un processeur déterminé.

10. Le PROCESSEUR Les connecteurs du processeur Jusqu’au x386 le processeur était soudé sur la carte mère. Depuis le x486 le processeur est amovible et implanté sur un CONNECTEUR. Selon la nature de ce connecteur la carte mère est construite pour recevoir une catégorie de processeur.

11. Le PROCESSEUR Les différents connecteurs sont : • SOCKET 7 Pentium I et I MMX, M II de Cyrix et le K6 d'AMD • SLOT 1 Pentium II, III et Céléron • SLOT 2 Xéon d'Intel • SLOT A ATHLON (ou K7) d'AMD • SOCKET 370 Céléron deuxième génération • SOCKET A  ATHLON à plus de 2 Ghz • SOCKET 478  PIV, Céléron dernière génération • SOCKET 775  PIV dernière génération • Une carte peut être MULTIPROCESSEUR

12. Le CHIPSET • Le CHIPSET est l'ensemble de composants qui assure la compatibilité dans la machine entre : • Le processeur • L'accès à la mémoire • Au disque IDE • Aux bus externes PCI, ISA et AGP

13. Le CHIPSET • Le rôle de ce composant est important. C'est lui en particulier qui assure la fréquence de la carte (ou bus interne ou FSB). Les fréquences sont : 66, 100, 133, 400, 533... • Important : La fréquence du processeur est en fait un multiple de la fréquence du bus interne. Par exemple avec un bus à 400 Mhz et un coefficient de 5, le processeur tournera à 2 Ghz. Cette particularité est à la base de l'overclocking

14. Le CHIPSET

15. La CARTE MERE Les BUS

16. Les BUS • Un bus est un ensemble de "fils" ou de lignes permettant l'échange d'informations d'un circuit électronique vers un autre. • Connaître un bus, c'est définir : • sa largeur : 8, 16, 32, 64 bits, • sa description c'est à dire connaître • la nature des informations qu’il transporte • la nature électrique des signaux

17. Les BUS Classement fonctionnel des bus Il y a trois types fondamentaux de bus selon la nature des informations transmises : • Le BUS DE DONNEES. Il sert au transport de l'information proprement dite. Il est composé de p fils notés généralement D0 - Dp-1"p" est actuellement fixé à 32. CPU écriture Mémoire ou périphérique CPU  lecture  Mémoire ou périphérique Ce bus est bidirectionnel.

18. Les BUS • Le BUS D'ADRESSE Il sert au transport des adresses des mots mémoire à lire ou à écrire. CPU  Mémoire Ce bus est donc Unidirectionnel. Il est composé de "n fils" (32 actuellement) notés généralement A0 - An-1. La puissance d'adressage de ce bus sera : 2 (largeur_du_bus)

19. Les BUS • Le BUS DE COMMANDES Les lignes qui forment ce bus sont indépendantes. Chacune assure une seule fonction de commande (R/W, C/S, etc.) Il est bidirectionnel Sur une carte mère les bus forment un goulot d'étranglement. La circulation des informations sur les bus est très rarement synchronisée avec la vitesse du processeur.

20. Les BUS MICROPROCESSEUR MEMOIRE Bus de Commandes Bus d’adresses Bus de Données INTERFACE

21. Les BUS Un périphérique est connecté au processeur par l'intermédiaire d'un connecteur (SLOT) qui présente un bus normalisé. On distingue ainsi : • Le Bus ISA (ou PC-AT) • Le Bus MCA • Le Bus EISA • Le Bus PCI • Le Bus USB • Le Bus AGP • Le Bus SCSI

22. Les BUS - Les SLOTS Le Bus AGP Le Bus PCI

23. Les BUS • Le Bus ISA (ou PC-AT) • Industry Standard Architecture • Apparu en 1984 avec le processeur AT Intel 80286 à 8 Mhz • Il est synchrone avec le processeur (8 Mhz) • Largeur du bus 16 bits (8 bits en version XT) • Taux de transfert théorique 8 Mo/sec • Configuration matérielle des cartes d'extension Avec les successeurs du 80286 qui ont 32 bits et sont plus rapides, de nouveaux bus apparaissent et le remplacent.

24. Les BUS • Le Bus ISA (ou PC-AT)

25. Les BUS • Le Bus MCA • Micro Channel Architecture • Développé par IBM pour le PS/2 en 1987 • Bus à 32 bits asynchrone à 8.33 Mhz (64 bits en 1992 à 10 Mhz puis à 20 Mhz en 1994) • Les cartes sont configurables par logiciel (on parlera de bus intelligent) • Taux de transfert 40 Mo/s en 87, 80 Mo/s en 92 et 160 Mo/s en 94 Mais le bus MCA ne pouvait coexister avec ISA

26. Les BUS • Le Bus EISA • Extended ISA • Apparu en 1988 pour concurrencer MCA • Bus 32 bits à 8 Mhz (pour sa compatibilité avec ISA) à 33 Mhz en autonome • Taux de transfert 33 Mo/s • Bus intelligent Bus en cours de disparition sur les cartes mère actuelle au profit du ….

27. Les BUS • Le Bus PCI • Périphéral Component Interconnect • Bus développé par Intel en 1993 • Bus 32 bits à 33 Mhz puis à 66 Mhz (étendu à 64 bits depuis 94 : norme PCI 2.1 ) • Taux de transfert 132 Mo/s (264 Mo/s) • Bus totalement indépendant du processeur et intelligent (Plug and Play). • Son contrôleur intègre un buffer pour faire le lien avec les autres bus plus lents.

28. Les BUS • Le Bus PCI

29. Les BUS • Le Bus PCI Express • Ce nouveau format de bus est destiné à remplacer le PCI et l'AGP. • Bus développé en 2002, sortie en 2004 • Bus série utilisant de 1 à 32 voies • Taux de transfert 250 Mo/s à 8 Go/s • Raccordé directement sur le pont Nord. • Communication 'Peer to peer' (point à point) : il est possible aux périphériques PCI-Express de communiquer entre eux en passant directement par le switch responsable de l'interface.

30. Les BUS • Le Bus AGP • Accélerator Graphic Port • Bus créé en 1996 par Intel, Microsoft et les fabricants de cartes vidéo pour gérer les cartes graphiques. • Son objectif améliorer les performances du 3D • Il a remplacé dans le domaine vidéo, le bus PCI • Il permet de relier directement la carte graphique, le processeur et la mémoire vive. Une des caractéristiques du bus AGP est de permettre l'utilisation de la mémoire vive du PC pour le stockage des éléments graphiques volumineux. Cette allocation dynamique de la mémoire centrale au fur et à mesure des besoins permet en partie de se passer de la coûteuse mémoire vidéo de la carte graphique.

31. Les BUS • Le Bus AGP • Cadencé à 66 MHz, le bus AGP autorise un transfert théorique : • pour l'AGP 1X de 66,66 MHz x 32 bits /8 = 266.67 Mo/s • La norme AGP 2X atteint les 533 Mo/s (contre 132 Mo/s pour le PCI). La norme AGP 2X Pipe envoie les données et les commandes de façon multiplexée • On atteint 1Go/s pour l’AGP 4X et 2Go/s pour l’AGP 8X • Les cartes mères possèdent un slot AGP pour recevoir les cartes graphiques utilisant ce bus.

32. Les BUS • Le Bus USB • Apparu en 1995 à la suite d'une collaboration entre Intel, Microsoft, Compaq, IBM, DEC, NEC et Northern Télécom • Destiné à connecter, à reconnaître automatiquement et à gérer des périphériques externes : clavier, souris, joystick, imprimante, scanners, appareil photo numérique, camescope, etc.) • Taux de transfert : USB 1: 12 Mb/s; USB2 : 480 Mb/s • Permet de connecter à chaud et en série jusqu'à 127 périphériques

33. Boîtier USB Lecteur ZIP Imprimante Scanner Les BUS • Le Bus USB

34. Les BUS • Le Bus SCSI • Small Computer System Interface • L'idée de base du bus SCSI (fabriquant de disque dur Shugart) est de rendre la gestion des périphériques indépendante de l'ordinateur (nouveau périphérique, nouvelle interface, nouveau gestionnaire). • Le bus SCSI est dit : • Intelligent car il dispose de son processeur (sur une carte ou sur la carte mère). • Multimaître car il peut relier 8 (ou 16) périphériques dont chacun peut initialiser et diriger les échanges entre ces périphériques.

35. Les BUS • Le Bus SCSI Connecteur interne Connecteur externe Bus PCI 3 Connecteurs sur certaines cartes

36. …. Périphérique 1 Périphérique 2 Périphérique n Carte SCSI Terminateur (bouchon) …. Périphérique 1 Périphérique 2 Périphérique n Terminateur (bouchon) Les BUS • Le Bus SCSI : Exemples de Systèmes SCSI …. Périphérique 1 Périphérique 2 Périphérique n Carte SCSI Terminateur (bouchon)

37. Les BUS • Le Bus SCSI • Le contrôleur SCSI peut être intégré à la carte mère (configuration serveur) ; Ceci limite l'évolution, la carte ne peut-être changée. • Chaque périphérique a son propre numéro d'identification : LUN (Logical Unit Number). Le contrôleur possède lui aussi un LUN, en général le n°7. Il reste donc 6 ou (15) numéros pour les périphériques. • Le terminateur peut être logiciel.

38. Les BUS • Le Bus SCSI Évolution des bus SCSI • SCSI - 1 apparaît en 1986. C'est un bus à 5Mhz sur 8 bits avec 5 Mo/s de transfert. Longueur maximum du câble : 6 mètres.Cette norme donnait aux fabricants une trop grande marge d'interprétation. • SCSI - 2 apparaît avec un jeu de commandes commun à tous les périphériques. La fréquence du bus est de 10 Mhz. Longueur maximum du câble : 3 mètres.

39. Les BUS • Le Bus SCSI • Le SCSI-2 se décompose en : • SCSI Fast - Bus sur 8 bits à 10 Mo/s • SCSI Wide bus sur 16 bits à 20 Mo/s puis sur 32 bits à 40 Mo/s • Le SCSI Ultra (ou Fast-20) • Fréquence du bus 20 Mhz • Longueur maximum du câble : 1,5 mètres. • Sur 8 bits à 20 Mo/s • Sur 16 bits à 40 Mo/s

40. Les BUS • Le Bus SCSI • SCSI Ultra 2 (ou Fast 40) • Permet la connexion de 15 périphériques • Longueur maximum du câble : 12 mètres (utilisation de la technologie Low Voltage Differential - LVD). • Fréquence du bus 40 Mhz • Sur 8 bits à 40 Mo/s • Sur 16 bits à 80 Mo/s

41. Les BUS • Le Bus SCSI • SCSI Ultra 3 (ou Fast 80) • Permet la connexion de 31 périphériques • Fréquence du bus 80 Mhz • Sur 8 bits à 80 Mo/s • Sur 16 bits à 160 Mo/s en Wide • Ultra 640 SCSI 3 :16 bits à 640 Mo/s

42. Les BUS • Le Bus IDE et EIDE • Le standard ATA (Advanced Technology Attachment) est commercialisé sous le nom : IDE : Integrated Drive Electronic puis EIDE : Enhanced IDE. L'EIDE est la norme actuelle • Les cartes mères possèdent généralement 2 contrôleurs et donc 2connecteurs IDE. • La norme ATAPI (PI pour Packed Interface) ajoute la possibilité de faire fonctionner sur des ports IDE des périphériques autres que des disques durs : CD-ROM, Streamer, Lecteur ZIP, etc.

43. Les BUS • Le Bus IDE et EIDE Les deux connecteurs IDE

44. Les BUS • Le Bus IDE et EIDE • La vitesse de transfert des données dépend du protocole de transmission : • PIO (Programming Input/Output) • En mode 3 - 11 Mo/s • En mode 4 - 16 Mo/s • MULTIWORD DMA (Direct Memory Access) permet des transferts entre 11 et 16 Mo/s • L'Ultra DMA permet d'atteindre des transferts de 33, 66, 100, 133 Mo/s

45. Périphérique 0 Maître Périphérique 0 Maître Périphérique 1 Esclave Périphérique 1 Esclave Connecteur 1 Connecteur 2 Les BUS • Le Bus IDE et EIDE • Connexion des périphériques

46. La CARTE MERE La MEMOIRE

47. Les Mémoires Dispositifs électroniques capables d'enregistrer de l'information puis de la restituer. Deux grandes classes de mémoires : • La mémoire centrale (et assimilée) • La mémoire de masse • Le Disque Dur (et assimilé) • Le Disque optique • La bande magnétique (mémoire électronique \\ mémoire magnétique et optique)

48. Les Mémoires Classification des mémoires (cf. tableau) Caractéristiques des mémoires (cf. tableau) Petite synthèse :

49. Les Mémoires électroniques • On distingue traditionnellement : • La mémoire vive RAM : Random Acces Memory • La mémoire morte ROM : Read Only memory (Il s'agit d'appellations génériques qui regroupent chacune différentes technologies)

50. Les Mémoires électroniques Le BIOS en mémoire morte (ROM) Les connecteurs mémoire Vive (RAM)