Un bus se décompose en trois sous bus comme suit : le bus d'adresses qui spécifie à quelle adresse du composant on désire lire ou écrire

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2 Bus, carte mère Le concept de BUS L'architecture des ordinateurs actuels repose sur l'architecture de Von Neuman. Dans cette architecture le processeur est relié aux autres composants (Mémoire vive, mémoire morte, périphériques) par l'intermédiaire d'un canal permettant le transit de l'information. Ce canal est appelé bus de communication

3 Bus, carte mère Le concept de BUS Un bus se décompose en trois sous bus comme suit : le bus d'adresses qui spécifie à quelle adresse du composant on désire lire ou écrire Largeur de Bus 16 bits 20 bits 24 bits 32 bits 36 bits Mémoire adressable 64 Ko 1 Mo 16 Mo 4 Go 64 Go Exemple de CPU Intel 8080 Intel 8086 Intel 80286, SX Intel DX, 80486, Pentium Intel Pentium Pro, P II, P III, P4

4 Bus, carte mère Le concept de BUS un bus de données qui permet d'envoyer une donnée à écrire, ou de recevoir la donnée à lire Largeur de Bus 4 bits 8 bits 16 bits 32 bits 64 bits Exemple de CPU Intel 4004 Intel 8080 Intel 8086 Intel DX, 80486, Intel Pentium et suivants

5 Bus, carte mère Le concept de BUS un bus de commandes qui indique si on réalise une lecture ou une écriture. Un bus est susceptible d'être accédé par plusieurs composants en même temps. Cependant, seuls deux composants sont capables de dialoguer entre eux. Il est donc nécessaire de disposer de contrôleurs chargés d'arbitrer l'accès au bus.

6 Bus, carte mère Le concept de BUS Un bus se caractérise par : son type (parallèle ou série), sa largeur (en nombre de bits), c'est-à-dire le nombre de bits qu'il est capable de transférer en même temps, sa fréquence (en hertz) indiquant sa vitesse de transfert de l'information. La bande passante d'un bus (ou débit) s'exprime en Mo/s ou Go/s et est définie par : Bande passante = fréquence * largeur L'architecture des machines actuelles ayant nettement évolué depuis l'apparition des premiers PC, les bus ont connu de nombreuses évolutions notamment avec l'arrivée de nouveaux périphériques ou l'amélioration de périphériques déjà existants.

7 Bus, carte mère Carte mère et chipset La carte mère assure la connexion physique des différents composants (processeur, mémoire, carte d'entrées/sorties,...). Elle permet l'échange d'information entre les différents composants au travers de différents bus.

8 Bus, carte mère Carte mère et chipset Une carte mère est identifiée par le nom du constructeur (MSI, Asustek, Elite, Abit,...) ainsi que par son chipset. Le chipset organise le transfert de données entre les différents composants de la machine. Il est aujourd'hui composé de deux éléments essentiels sur les PC : Le Pont Nord (Northbridge) Le Pont Sud (Southbridge)

9 Bus, carte mère Carte mère et chipset Les différents constituants de la carte mère sont les suivants : Les bus spécifiques le bus processeur : il relie le processeur au Pont Nord, il est parfois appelé bus système ou FSB (Front Side Bus) le backside bus : il relie le processeur à la mémoire cache le bus mémoire : il relie le Pont Nord à la mémoire vive le bus AGP : il relie le Pont Nord à la carte graphique AGP

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11 Bus, carte mère Carte mère et chipset Les différents constituants de la carte mère sont les suivants : Pont Sud (SouthBridge) Le Pont Sud ou ICH (I/O Controller Hub) est chargé de traiter les périphériques ou les interfaces nécessitant moins de bande passante : port série, port parallèle, interface lecteur de disquettes, PCI, EIDE, USB...

12 Bus, carte mère Carte mère et chipset Les différents constituants de la carte mère sont les suivants : Liaison Ponts Nord/Sud Auparavant la connexion Nord/Sud était réalisée grâce au bus PCI. Or la bande passante du bus PCI étant limitée (133 Mo/s), les constructeurs ont dû élaborer 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 à 533 Mhz) pour NVIDIA : HyperTransport (en collaboration avec AMD) 800 Mo/s

13 Bus, carte mère Carte mère et chipset Exemples de chipsets pour AMD Duron/Athlon/XP: VIA KT133A VIA KT266 VIA KT400 NVIDIA nforce NVIDIA nforce2 Apparition Janvier 2001 Avril 2001 Août 2002 Septembre 2001 Mai 2002 FSB (Mhz) 100, , ,133, , ,133,166 Type de Mémoire SDRAM PC 100,133 DDR 200,266 DDR 266,333,400 DDR 266 DDR 266,333,400 Mémoire Maximum (Go) 1,5 1, AGP 4X 4X 8X 4X 8X Ultra ATA

14 Bus, carte mère Carte mère et chipset Exemples de chipsets pour AMD Duron/Athlon/XP: VIA KT 600 VIA KT 880 NVIDIA nforce 2 Ultra 400 Apparition Août 2003 Février 2004 Mai 2003 FSB (Mhz) 133,166, ,166, ,166,200 Type de Mémoire DDR 266,333,400 simple channel DDR 266,333,400 dual channel DDR 266,333,400 Mémoire Maximum (Go) AGP 8X 8X 8X Ultra ATA 33,66,100,133 33,66,100,133 33,66,100,133

15 Bus, carte mère Carte mère et chipset Exemples de chipsets pour les processeurs Intel : VIA PT 880 SiS 655 FX Intel 865 PE Intel 875 Apparition???? FSB (Mhz) 800/533/ /533/ /533/ /533/400 Type de Mémoire DDR 266,333,400 DDR 333,400 DDR 266,333,400 DDR 266,333,400 Mémoire Maximum (Go) AGP 8X 8X 8X 8X Ultra ATA

16 Bus, carte mère Carte mère et chipset Exemples de carte mère + Layout

17 Anciens BUS Bus ISA (Industry Standard Architecture) Il s'agit du premier bus standard apparu sur les IBM PC en A l'origine il fonctionnait en 8 bits à 4,77 Mhz, puis il a été étendu sur les IBM PC/AT en 1984 à 16 bits, la fréquence passant à 6 Mhz puis à8 Mhz. Ensuite par soucis de normalisation, la fréquence a été portée à 8,33 Mhz

18 Anciens BUS Bus ISA (Industry Standard Architecture) Le bus ISA permet de connecter un certain nombre de périphériques de base comme clavier, souris et offre une interface pour les ports séries, ports parallèles (IEEE 1284), ainsi que les cartes son. port PS/2 (clavier, souris) : 25 kbits/s (3 ko/s) port série (RS 232, modem) : 115 kbits/s (14 ko/s) port parallèle (Centronics, imprimante) : 1,2 Mbits/s (150 ko/s) Actuellement il a été remplacé par un chipset appelé LPC (Low Pin Count). Il subsiste cependant encore sur certains serveurs utilisant des cartes d'extension au format ISA.

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20 Anciens BUS Bus EISA (Extended ISA) En 1988, en réponse au coup de force d'ibm plusieurs constructeurs (Compaq, Epson, Hewlett- Packard, NEC,...) se sont regroupés afin de concevoir un équivalent du MCA, le bus EISA. Il s'agit d'un bus d'une largeur de 32 bits fonctionnant à 8,33 Mhz. Il reprend les avantages du MCA (bus mastering et facilité de configuration) et est compatible ISA.

21 Anciens BUS Bus VESA (Video Electronics Standard Association) En 1990 avec l'avènement des interfaces graphiques, un nouveau problème est apparu. Les cartes graphiques sont très gourmandes en bande passante et le bus EISA devient un goulet d'étranglement pour les ordinateurs. L'architecture VESA Local bus (VLB) consiste à créer un bus au niveau du processeur chargé de recevoir les données vidéo. On bénéficie ainsi de la puissance du bus processeur. Le VLB est un bus 32 bits fonctionnant à 33 Mhz.

22 Anciens BUS Récapitulatif Bus ISA (AT) MCA EISA VLB Date de mise en service Fréquence (Mhz) 8, ,33 25/33 Largeur (bits) 8/ Bande passante (Mo/s) 8/ /132

23 Bus et Interfaces Actuels Bus PCI (Peripheral Component Interconnect) Le bus PCI est une norme mise au point par Intel en 1991 et commercialisée à partir de 1992 qui reprend le concept de Local Bus. A l'origine le PCI est un bus de 32 bits fonctionnant à 33 Mhz (132 Mo/s) Il est également Plug and Play (PnP), ce qui signifie que la configuration d'une nouvelle carte est effectuée directement par le BIOS et le système d'exploitation. Le bus PCI supporte le DMA (Direct Memory Access) qui permet à un périphérique de prendre le contrôle du bus pour transférer des données directement en mémoire. L'inconvénient du VL-bus est qu'il force le processeur à suspendre son activité dès lors qu'il transfère des données. Le bus PCI remédie à ce problème : lorsque le processeur envoie des données à un périphérique, celles-ci sont stockées dans une mémoire tampon du contrôleur PCI, puis acheminées ensuite vers le périphérique.

24 Bus et Interfaces Actuels Bus PCI (Peripheral Component Interconnect) Révision PCI-X Norme Largeur (bits) Fréquence (Mhz) BP (Mo/s) Année PCI Largeur (bits) PCI 2.3 PCI 64 PCI Fréquence (Mhz) PCI-X 1.0 PCI-X Bande Passante (Mo/s) PCI-X 1.0 PCI-X 2.0 (DDR) PCI-X 2.0 (QDR) Note : Il existe également la norme PCI 2.3 (Février 2002) qui normalement est un PCI 2.2 permettant d'utiliser une tension de 3,3 V ou de 5 V. La version 3.0 du PCI ne permet d'utiliser que des cartes fonctionnant sous 3,3 V

25 Bus et Interfaces Actuels Bus AGP (Accelerated Graphics Port) L'arrivée des cartes graphiques 3D très gourmandes en bande passante a posé un nouveau problème au bus PCI. En outre ces cartes ont besoin d'entreposer des données relatives à des textures en mémoire centrale. Le bus AGP a donc été créé en 1997 pour répondre aux besoins des cartes 3D. Il repose sur une spécification initiale de type PCI 2.1 offrant une bande passante de 264 Mo/s (32 bits à 66 Mhz). L'AGP est apparu avec les Pentium II et devait répondre à deux attentes : libérer le bus PCI du travail engendré par le transfert des données graphiques, augmenter la bande passante du sous-système vidéo.

26 Bus et Interfaces Actuels Bus AGP (Accelerated Graphics Port) Il intègre les techonologies DMA et DIME : DMA (Direct Memory Access) (vu précédemment) DIME (Direct Memory Execution) : permet d'effectuer des calculs de texture directement en mémoire centrale avant de les charger dans la mémoire vidéo. Révision AGP 1X AGP 2X AGP 4X AGP 8X Année 1997??? Largeur (bits) Fréquence (Mhz) 66 66x2 66x4 66x8 Bande Passante (Mo/s) AGP 1,5 V AGP 3,3 V AGP Universel

27 Bus et Interfaces Actuels PCI Express Type de bus PCI Largeur 32 bits Fréquence 33 Mhz B.P. 133 Mo/s Broches 49 Le nouveau bus PCI Express vise à remplacer les bus PCI et AGP. Il s'agit d'un bus série qui est au PCI ce PCI 64 bits 66 Mhz 533 Mo/s 102 que le Sérial ATA est au Parallel ATA. PCI-X PCI-X PCI Express 1X PCI Express 2X 64 bits 64 bits 1 bit 2 bits 100 Mhz 133 Mhz 2,5 Ghz 2,5 Ghz 800 Mo/s 1 Go/s 500 Mo/s 1000 Mo/s ? On dispose donc d'une version dite 1X consistant en une seule ligne d'un bit bidirectionnelle fonctionnant en point à point. On peut ensuite combiner plusieurs lignes PCI Express 4X 4 bits 2,5 Ghz 2 Go/s 20 1X : 36 connecteurs PCI Express 8X 8 bits 2,5 Ghz 4 Go/s 40 4X : 64 connecteurs 8X : 96 connecteurs PCI Express 16X 16 bits 2,5 Ghz 8 Go/s 80 16X : 164 connecteurs

28 Bus et Interfaces Actuels PCI Express Le calcul de la bande passante d'un bus PCI Express nous permet de nous livrer à des calculs savants. Par exemple pour le PCI Express 16X : bande passante unidirectionnelle : (16/8) octets * 2,5 Ghz = 5 Go/s le bus PCI Express étant bidirectionnel on a donc : 2 x 5 Go/s = 10 Go/s reste à retirer 20% du résultat précédent qui correspond aux informations inutiles utilisées dans les headers de trames : 0,8 x 10 Go/s = 8 Go/s La version 16X est dédiée aux cartes graphiques. Avantage par rapport à l'agp : on dispose d'une bande passante de 4 Go/s dans le sens carte graphique vers processeur, on dispose d'une bande passante de 4 Go/s dans le sens processeur vers carte graphique, la ou l'agp n'autorise qu'une bande passante de 2 Go/s dans un seul sans. Les premiers tests comparatifs entre AGP et PCI Express montrent malheureusement que le PCI Express n'est pas plus performant que l'agp.

29 Bus et Interfaces Actuels Interface IDE (Integrated Device Electronics) L'interface IDE permet de connecter des périphériphes internes tels disques durs ou lecteurs/graveurs CD/DVD. Cette interface est limitée à 2 connecteurs qui accueillent chacun un maximum de deux périphériques : l'un en maître, l'autre en esclave. La longueur maximum de chaque cable est de 46 cm. L'interface IDE existe sous différents protocoles : PIO (Programmed Input/output) 3, 4 Ultra ATA 33/66/100/133 Révision PIO 3 PIO 4 Ultra DMA ATA 33 Ultra DMA ATA 66 Ultra DMA ATA 100 Ultra DMA ATA 133 Apparition Bande passante (Mo/s) 13,3 16,

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31 Bus et Interfaces Actuels Interface SCSI (Small Computer System Interface) Version SCSI 1 SCSI 2 SCSI 2 SCSI 3 SCSI 3 SCSI 3 SCSI 3 SCSI 3 Dénomination SCSI Fast Wide Ultra Ultra 3 Ultra 160 Ultra 320 Ultra 640 Largeur (bits) Fréquence (Mhz) 4, Bande passante (Mo/s) Maximum de Périphériques

32 Bus et Interfaces Actuels Bus USB (Universal Serial Bus) La spécification USB a été publiée en Plusieurs sociétés dont Compaq, Intel, IBM, Microsoft, NEC se sont regroupées afin de définir une nouvelle interface destinée à remplacer et unifier les différents connexions bas débit : clavier, souris, imprimante... L'USB est un bus série externe. Dans sa version 1.0, l'usb possède une bande passante de 12 Mbits/s (1,5 Mo/s) ce qui est suffisant pour les périphériques cités précédemment. Il permet de connecter jusqu'à 127 périphériques.

33 Bus et Interfaces Actuels Bus USB (Universal Serial Bus) La norme USB 2.0 (2001) permet d'atteindre 480 Mbits/s soit 60 Mo/s. On a donc vu l'apparition d'autres périphériques dotés d'une interface USB (Lecteurs ZIP, disques durs...). Le bus USB est destiné à remplacer les bus série/parallèle. Il possède l'avantage de supporter le mode Hot Plug and Play permettant de brancher et débrancher les périphériques lorsque l'ordinateur est en fonctionnement.

34 Bus et Interfaces Actuels Bus FireWire (IEEE 1394) Le bus FireWire (Apple) ou ilink (Sony) ou IEEE 1394 a été mis au point par Apple en Il s'agit d'un bus à haut débit ressemblant à l'usb et permettant de connecter jusqu'à 63 périphériques. Il a été conçu principalement pour les périphériques multimédia à haut débit : caméras, caméscopes, synthétiseurs audio, scanners et imprimantes professionnels. Initialement doté d'une bande passante de 50 Mo/s (400 Mbits/s), une révision (IEEE 1394b) a permis d'atteindre 100 Mo/s (800 Mbits/s). A terme on envisage de porter la bande passante à 1,6 Gbits/s (200 Mo/s) puis 3,2 Gbits/s (800 Mo/s).

35 Bus et Interfaces Actuels Interface SATA (Serial ATA) Le bus SATA est un bus série qui vise à remplacer le bus IDE. Ses avantages sont les suivants : sa bande passante est de 150 Mo/s et pourra être portée à 300 puis 600 Mo/s. la connectique est simplifiée : un câble d'au maximum 1m de long avec 6 à 8 fils.

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37 Bus et Interfaces Actuels Wi-Fi, BlueTooth (IEEE , 1998) L'année 2002 a vu l'arrivée de la norme b permettant la connection de réseaux sans fils. IEEE b ou WiFi (Wireless Fidelity) est une technologie de réseau local sans fil WLAN (Wireless LAN). La norme regroupe 3 normes : b : communication sur 2,4 Ghz avec une bande passante de 11 Mbits/s a : communication sur 5 Ghz avec une bande passante de 54 Mbits/s g : évolution du b pour le porter à 54 Mbits/s L'intérêt de la technologie sans fil est la possibilité de créer un PAN (Personal Area Network) ou réseau de machines, que ce soit dans le cadre d'une entreprise ou à la maison. Il est alors possible de partager une imprimante ou une connexion à Internet, d'échanger de gros fichiers, de jouer.

38 Bus et Interfaces Actuels Wi-Fi, BlueTooth (IEEE , 1998) Bande de fréquence Débit (bande passante) Portée Avantages WiFi 2,4 Ghz 11 Mbits/s 100 m BlueTooth 2,4 Ghz 1 Mbits/s 10 m faible consommation facile à utiliser moins cher Comparaison WiFi - BlueTooth

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40 Bus, carte mère Carte mère et chipset Chipsets VIA PT 880 pour les processeurs Intel :

41 Bus, carte mère Carte mère et chipset Chipsets SiS655FX / SiS964 :