Cours sur les cartes mères

Par Frédéric Heissler

2. Description des principaux bus d'une carte mère :

2.1  Les bus ISA,EISA,PCI, PCI-X, PCI-Expres,AGP et V-Link :

On décrit ici brièvement les principales caractéristiques des bus équipés de connecteur permettant de recevoir des cartes d'extensions ( carte graphique, réseau, modem ... ) :

	ISA	ISA	EISA	PCI	PCI v2.1	PCI-X	PCI-Expres	AGP 1x	AGP 2x	AGP 4x	AGP 8x
Largeur du bus de données en bit	8	16	32	32	64	64	x32	32	32	32	32
Fréquence du bus en Mhz	4,77	8,33	8,33	33,33	33,33	533,33	2,5 Ghz	66,66	66,66	66,66	66,66
Taux de transfert en Mo/s	4,66	16,66	33,33	133,33	266,66	4068.98	9984	266,66	533,33	1066,6	2133,2

Il existe plusieurs fréquences du bus PCI-X. Elles existent pour l'instant en 66Mhz, 133Mhz, 266Mhz et 533Mhz.

Le PCI Express est déstiné à remplacer le bus AGP. C'est un bus série contrairement aux autres bus qui sont des bus parallèles, permettant de transferer de 8 à 64 bits par cycle d'horloge mais à des fréquences limitées. L'avantage du bus série PCI-Express est que l'on à plus ces mêmes limites de fréquence. Le taux de transfert du bus PCI Express offre une vitesse de base de 312 Mo/s (2.5 GBit/s) en mode x1. Mais il existe déja des modes x2, x4, x8, x12, x16 et x32. En mode x32, le PCI Express est capable de transmettre 32x312Mo/s ~ 10 Go/s. Le connecteur est tout petit, il comprend 18 pins. Mais on peut augmenter la taille des ces connecteurs x4=64 pins, x8=98 pins, x16=164 pins.

Pour le bus ISA, il s'agit des valeurs théoriques maximales du bus. Pour les valeurs réelles, il faudra diviser ces valeurs par un coefficient variant entre 2 et 8. Ces coefficients dépendent du protocole utilisé par le bus d'E/S. Ils correspondent au nombre de cycle utilisés pour le transfert d'une donnée sur le bus ISA. Cette valeur est généralement paramétrable dans le bios.

Le bus V-Link a été conçus pour augmenter la bande passante entre les 2 chipsets de la carte mère, qui jusque là étaient reliés via le bus PCI. Ce bus spécial est cadencé à 133 Mhz et est capable de géré des données sur 8 bits. De plus le V-Link est un bus dit « Double Pumped » ce qui permet d’obtenir au final une bande passante de 266 Mo/seconde entre le Southbridge et le Northbridge (c'est les noms génériques des 2 chipsets).

La version 1x du bus AGP permet d'envoyer un Qwords ( 64 bits ) en deux cycles d'horloge. La version 2x permet d'envoyer un Qwords en un cycle. Pour le 4x les temps d'attentes entre deux émissions de données ont été supprimés, ce qui permet de doubler le taux de transfert par rapport à la version 2x.

La vitesse du bus PCI est un diviseur de la vitesse du bus processeur.

Si la vitesse du bus est de 50 Mhz alors la vitesse du bus PCI est 50/1.5 = 33,333 Mhz. Une remarque en ce qui concerne les bus PCI. Certaines cartes mères autorisent des fréquences de 75Mhz et 83 Mhz. Lorsque l'on utilise ces fréquences, on augmente légèrement la vitesse du bus PCI. Il y a quand même une limite. Par exemple les cartes mères avec un bus processeur à 100 Mhz ou 133 Mhz ne permettent pas d'avoir un bus PCI fonctionnant à 50 Mhz, dans ce cas il fonctionne d'ailleurs à 33,3333 Mhz. On à donc :

Vitesse du bus processeur	66 Mhz	75 Mhz	83 Mhz
Fréquence du bus PCI	33 333 333 Hz	37 500 000 Hz	41 500 000 Hz
Taux de transfert	133 Mo/s	146 Mo/s	162 Mo/s

Cela permet de comprendre pourquoi sur certaines cartes mères les performances des cartes PCI augmentent.

2.1.1  Calcul de la bande passante maximal d'un bus parallèle

Le taux de transfert théorique d'un bus se calcul de la manière suivante :

Fréquence_Bus_En_Hertz*Largeur_du_Bus_en_bits	=	Nombre de bits par seconde
Nombre de bits par seconde / 8	=	Nombre d'octect par seconde
Nombre d'octect par seconde / 1024	=	Nombre de Ko par seconde
Nombre de kilo-octect par seconde / 1024	=	Nombre de Mo par seconde

Exemple : Pour un bus PCI la fréquence du bus est de 33 Mhz et sa largeur est de 32 bits on a donc :

(((33 333 333*32 ) /8) / 1024) / 1024 = 127.15 MB/s

Les Americains utilisent très souvent les Méga Bytes = MB = Mega Octects = Mo.

Attention on trouve très souvant, pour des raisons de marqueting, des taux de transfert exprimés en Million d'octects. Tous simplement parce que cela grossis les chiffres. Avec 1 Mo = 1 Million d'octects ou de Bytes ... 1 Byte = 8 bits = 1 Octect ). On a donc la formule suivant :

((33 333 333*32 )/8) / 1 000 000) = 133.33 Mo/s

2.2  Le bus mémoire et processeur :

En ce qui concerne le bus mémoire il fonctionne à la même fréquence que le bus processeur sauf pour la RAMBUS.

2.3  Les bus USB et IEEE 1394

  
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