La carte mère - Jean michel MEULIEN

Transcription

La carte mère :
 Le microprocesseur
 La RAM
 Les ports (Le SCSI, L’IDE.etc)
 Le disque dur
 Les bus (Donnée, Adresse, Commande)
Jean Michel Meulien – Le matériel informatique
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Voici une carte mère vierge de composant supplémentaire : pas encore de processeur, ni de
ventilateur, ni de RAM, rien :
Ce gros carré blanc est le socket, c'est-à-dire l'emplacement destiné à accueillir le
microprocesseur.
Emplacements (slots) destinés à accueillir les barrettes de RAM (Random Access
Memory).
Ces grandes barres blanches sont destinées à accueillir divers types de cartes (carte
son, modem 56k, carte PCI/Firewire, etc.) : ce sont des ports PCI (Peripheral Component
Interconnect)
Port AGP (Accelerated Graphic Port).
Cette petite puce contient ce qu'on appelle le BIOS (Basic Input/Output System). Le
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BIOS est un petit programme qui permet de vérifier que tous les composants nécessaires au
démarrage de l'ordinateur sont bien présents, un ordinateur ne peut démarrer sans BIOS : en
effet, c'est le premier programme qui s'exécute lorsque vous allumez votre PC.
Cette pile plate sert à alimenter le BIOS, c'est grâce à elle que votre ordinateur retient
l'heure même lorsque vous l'éteignez ou le débranchez.
Mais à quoi servent ces quatre rectangles ? Celui en haut à droite sert à brancher
l'alimentation de la carte mère (eh oui, ça fonctionne avec de l'électricité), les deux à gauche
sont les ports IDE (primaire et secondaire) : ils permettent de connecter des disques durs et
des périphériques ATAPI (Advanced Technology Attachment Packet Interface) c'est-àdire les lecteurs/graveurs de CD/DVD ; plus court que ses comparses IDE (Integrated Drive
Electronics), le dernier sert à connecter le lecteur disquette.
On retrouve sur le côté de la carte mère les ports externes du PC.
Le microprocesseur :
C'est le centre du centre ; le microprocesseur est une grosse puce d'environ 20 cm² capable
d'effectuer des millions de calculs ; on peut estimer sa puissance en regardant ce que l'on
appelle la fréquence d'horloge du processeur, généralement exprimée en MégaHertz (Mhz)
ou GigaHertz (Ghz) pour les ordinateurs plus récents. Plus cette fréquence est élevée, plus
l'ordinateur peut effectuer d'opérations en une seconde (dans la limite des capacités des autres
composants, bien entendu). Le microprocesseur n'est pas facile à faire évoluer (on peut au
mieux l'overclocker, c'est-à-dire augmenter le voltage pour augmenter la fréquence d'horloge,
au risque de le faire griller) et c'est pourquoi il vaut mieux acheter un ordinateur qui a un bon
microprocesseur. Les deux principaux fabricants de processeurs sont Intel et AMD.
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Comme le microprocesseur a tendance à chauffer, il faut un système pour le refroidir : le
moyen le plus courant est un ventilateur combiné à un radiateur : un ventirad. Néanmoins,
certains préfèrent utiliser un système de watercooling, c'est-à-dire un système bien bruyant
où le processeur est refroidi par de l'eau qui circule ; bien sûr, si ça casse, c'est grillade océane
et inondation ménagère au programme).
Un microprocesseur
Le microprocesseur doit être installé dans ce qu'on appelle le socket : c'est un carré
généralement blanc sur la carte mère destiné à accueillir le processeur. Il y a différents types
de sockets et c'est souvent pour ça qu'il faut changer de carte mère quand on change de
processeur. Pour éviter qu'il ne soit placé dans le mauvais sens, le processeur et le socket sont
munis de détrompeurs.
On remarque le petit levier qui sert à coincer ou décoincer le microprocesseur et les
détrompeurs qui évitent d'insérer le processeur dans le mauvais sens :
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Le ventirad se fixe par dessus le processeur, une fois celui-ci installé sur le socket.
La R.A.M (Random Access Memory):
La RAM est le deuxième critère à regarder lors de l'achat d'un ordinateur ; cette mémoire se
présente sous forme de barrettes que l'on peut insérer sur la carte mère. Les ordinateurs les
plus anciens (les 486 DX et antérieurs) comportaient une dizaine d'emplacements pour
barrettes de RAM, les ordinateurs d'il y a quelques années en avaient 4 (2 bank 0, 2 bank 1)
et les carte mères actuelles présentent 3 emplacements dont 2 rapprochés pour les barrettes
qu'on voudrait faire fonctionner en Dual Channel. Il faut savoir qu'il y a plusieurs types de
mémoire vive (SIMM, SDRAM, DRAM, DDR…) La R.A.M. est plus facile à faire évoluer
que le processeur aussi voyez surtout jusqu'à quelle capacité elle est extensible. De nos jours,
le minimum pour un ordinateur neuf est de 1 Go de R.A.M. DDR-2 (Double Data Rate): on
est bien loin des ordinateurs de 1995 qui tournaient encore avec 8 ou 16 Mo de R.A.M.
Les ports PCI (Peripheral Component Interconnect):
Les cartes PCI sont un standard pour les cartes comme les cartes sons, les très vieilles cartes
graphiques, les cartes d'acquisition vidéo, et tant d'autre. Voici trois ports PCI :
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Les ports AGP (Accelerated Graphic Port):
Il n'y a pas que le port PCI: ceci est un port AGP (Accelerated Graphic Port). Plus rapide
que son collègue PCI, il est utilisé dans 99.99 % des cas pour connecter une carte graphique
(c'est d'ailleurs pour cela qu'il a été crée), en effet, les cartes graphiques modernes, fortes de
leurs nombreuses optimisations 3D, engendrent d'importants flux de données auxquels le port
AGP répond parfaitement ; néanmoins, ce port est aujourd'hui considéré comme obsolète car
remplacé par le PCI-Express, sorte de Super-port PCI.
Le SCSI (Small Computer System Interface):
Il existe un autre système de branchement de disques durs, lecteurs CD-ROM et autres
périphérique de stockage : le SCSI. Il implique un équipement plus coûteux mais plus
performant et rapide : il est par exemple possible de brancher sept périphériques sur un port
SCSI (contre deux pour l’IDE). Le SCSI a de plus l'avantage de ne pas uniquement proposer
des ports internes. Les ports externes SCSI permettent notamment la connexion de scanners
et autres périphériques d'image ou disques externes. Les ordinateurs de type Macintosh
utilise exclusivement du SCSI pour la connexion de leurs disques durs.
Les interfaces IDE (Integrated Drive Electronics):
Comme leur nom ne l'indique qu'à moitié, ce sont les interfaces de communication entre les
disque durs, lecteurs CD/DVD/divers (sauf lecteur disquette) et votre ordinateur ; chaque
carte mère possède deux interfaces IDE appelées IDE 0 et IDE 1 ou IDE 1 et IDE 2, sur
chaque IDE, on peut brancher deux lecteurs grâce à un câble IDE (appelé aussi nappe,
ribbon cable) sachant que l'un des deux lecteurs doit être en maître et l'autre en esclave
(cette méthode est la plus souvent utilisée bien que l'on puisse aussi les brancher en Cable
Select). Le lecteur IDE de démarrage (celui contenant le système d'exploitation) doit dans la
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majeure partie des cas être en maître sur le premier connecteur, ce qui signifie que ce sera sur
ce lecteur IDE que l'ordinateur essaiera de démarrer.
En bleu : IDE primaire et secondaire ; en rouge : port pour le lecteur disquette ; le
dernier ? Juste un port pour brancher le port LPT.
Le port ISA (Industry Standard Architecture):
Ancien type de port que les industriels ont fait disparaître au profit du PCI, il faut dire que
c'est vraiment gros par rapport au débit offert.
Les différents ports externes
Le port USB (Universal Serial Bus)
Le supplanteur de port par excellence : rapide, pouvant être branché à chaud (c'est-à-dire sans
redémarrer l'ordinateur), il est utilisé pour tout et n'importe quoi : scanners, claviers, souris,
appareils photos numériques, webcams, imprimantes, PDAs, joysticks, hauts-parleurs,
téléphone, lampe voire quelques lecteurs externes (utilisant le USB 2.0). L'un des avantages
du port USB est qu'il est alimenté en électricité (dans une certaine limite), ce qui permet à
certains périphériques de n'avoir qu'un seul câble transportant électricité et données. Utilisé
avec des HUB (petits boîtiers permettant de transformer un port USB en plusieurs ports
USB), il permet la connexion simultanée de 128 périphériques. Il existe des lecteurs en 1.1.
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Le port série
Il était très utilisé pour les périphériques ne demandant pas une très grande vitesse de
transfert, comme la souris. C'est le prédécesseur de l'USB. De nos jours, on ne produit
quasiment plus de périphériques se branchant sur le port série, tant il est lent et dépassé par
l'USB.
Le port parallèle
Il était très utilisé pour les vieux périphériques qui demandaient une grande vitesse mais de
nos jours, on utilise plutôt les ports USB et Firewire pour cet usage ; les ports parallèles (dont
le nom commence par LPT suivi du numéro du port) servent désormais surtout pour les
vieilles imprimantes, l'USB ayant pris sa place.
Le port PS/2
Il est uniquement utilisé pour les claviers et les souris. Il ressemble vaguement à une entrée
S-Vidéo.
Le port Firewire (IEEE 1394)
Aussi appelé IEEE 1394 (c'est le nom du standard utilisé), il peut être considéré (en théorie
du moins) comme un super USB ; les ports sont légèrement plus gros mais bien plus rapide et
permettent de connecter à haute-vitesse 69 périphériques. On l'utilise surtout pour
connecter des caméscopes numériques et des disques durs externes.
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Le port infrarouge
Il permet de transmettre des données par infrarouge ; il est peu utilisé mais peut se révéler
pratique ; il est surtout présent sur les ordinateurs portables et les PDAs (Pocket Digital
Assistant = Assistant personnel, ex. : pocket PC). L'un des gros problèmes est le manque de
réelles normes et leur faible portée. Maintenant on fait de la connexion radio avec des normes,
ce qui est bien plus pratique.
Le port VGA (écran)
C'est le port le plus classique (en analogique) pour brancher un écran à une carte
graphique. Il est cependant loin d'être la seule connectique pour cela.
Le port DVI (écran)
Plus rapide que son homologue VGA (donc plus performant en terme de fluidité d'image), le
port DVI (en numérique) est présent sur toutes les cartes graphiques dignes de ce nom. DVI
signifie Digital Video Interface.
La sortie vidéo
Plus souvent en S-vidéo qu'en RCA, elle permet de connecter votre TV à votre carte
graphique en cas de panne d'écran ou de visionnage de DVD/vidéo/diaporama/autre.
Le port RJ45
C'est le port utilisé pour les réseaux, que l'on parle d'une simple LAN (Local Area Network)
pour s'affronter en multi-joueurs chez soi ou d'un réseau d'entreprise, ce port permet des
vitesses de transfert de l'ordre de 100 Mbps via un cable croisé (RJ45). Il est plus connu
sous le nom de port/câble Ethernet.
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Le Wi-Fi (Wireless Fidelity) et le BlueTooth
C'est un système de communication radio qui permet de relier ensemble agenda
électronique, téléphone, ordinateur et d’autres périphériques à un débit assez élevé. Plus
précisément, le BlueTooth sert pour relier les périphériques à l'ordinateur et le WiFi pour
relier les ordinateurs entre eux.
Le disque dur :
Le disque dur est l'organe du PC servant à conserver les données de manière permanente,
même lorsque le PC est hors tension, contrairement à la mémoire vive, qui s'efface à chaque
redémarrage de l'ordinateur, c'est la raison pour laquelle on parle de mémoire de masse.
Le disque dur est généralement l'élément le plus faible de l'ordinateur, celui qui bride le plus
les performances globales d'un PC. C'est pourquoi son choix est crucial si vous ne souhaitez
pas vous retrouver avec un PC dernier cri pourtant pachydermique.
Un disque dur est constitué de plusieurs disques rigides en métal, verre ou en céramique
appelés plateaux et empilés les uns sur les autres avec une très faible distance d'écart.
Les plateaux tournent autour d'un axe (entre 4000 et 15000 tours par minute) dans le sens
inverse des aiguilles d'une montre. Les données sont stockées sur le disque dur sous forme
analogique sur une fine couche magnétique de quelques microns d'épaisseur recouverte d'un
film protecteur. Un DSP (digital signal processor) se charge de la conversion des données
analogiques en données numériques compréhensibles par l'ordinateur (0 ou 1, les bits).
La lecture et l'écriture se font grâce à des têtes de lecture/écriture situées de part et d'autre
de chacun des plateaux et fixées sur un axe. Ces têtes sont en fait des électroaimants qui se
baissent et se soulèvent (elles ne sont qu'à 15 microns de la surface, séparées par une couche
d'air provoquée par la rotation des plateaux) pour pouvoir lire l'information ou l'écrire.
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Cependant, les têtes ne peuvent se déplacer individuellement et seulement une tête peut lire
ou écrire à un moment donné. Un cylindre correspond donc à l'ensemble des données situées
sur une même colonne parmi tous les plateaux.
L'ensemble de cette mécanique de précision est contenue dans un boitier totalement
hermétique, car la moindre particule peut détériorer l'état de surface du disque dur.
Les données d'un disque dur sont inscrites sur des pistes disposées en cercles concentriques
autour de l'axe de rotation. Leur nombre varie en fonction du type de matériaux utilisés pour
les plateaux et la couche magnétique. En simplifiant, le disque dur s'organise en plateaux,
cylindres et secteurs. On appelle cylindre l'ensemble des pistes réparties sur les faces de
chaque plateau et situées à la même distance de l'axe de rotation :
Chaque piste est numérotée. La numérotation
plateau. Les pistes sont à leur tour divisées
nombre est déterminé en usine lors d'une
numérotation des secteurs, elle, débute à 1.
localiser sans ambiguïté une zone du disque.
intérieure, Cylindre (piste) 4, secteur 12.
débute par 0 et commence à l'extérieur du
en petites portions appelées secteurs. Leur
phase appelée formatage physique. La
Cette organisation permet à l'ordinateur de
L'adresse sera du type : Plateau 1 face
On appelle cluster la zone minimale que peut occuper un fichier sur le disque. Le système
d'exploitation utilise des blocs qui sont en fait plusieurs secteurs (entre 1 et 16 secteurs).
Un fichier minuscule devra donc occuper plusieurs secteurs (un cluster, taille minimum
gérée par Windows).
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Un disque dur se différencie par :
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Sa capacité exprimée en Go
Sa densité exprimée en Go par plateau
Sa vitesse de rotation exprimée en tours minutes
Son temps d'accès exprimé en millisecondes
Son interface, IDE, SCSI ou SATA
Son taux de transfert moyen exprimé en Mo par seconde
Vitesse angulaire et vitesse linéaire :
Quand on dit qu'un disque tourne à 5400 trs/min on parle de vitesse angulaire (1 tour = 1
angle de 360 °), cette vitesse est par définition constante. Par contre la vitesse linéaire varie
en permanence en fonction de la position des têtes de lecture/écriture du disque par rapport à
son centre. Plus les têtes s'éloignent du centre, plus la vitesse linéaire augmente. Plus la
vitesse linéaire est grande, plus le débit est important. Une donnée située prés du centre du
disque dur va donc être lue moins vite qu'une donnée située au bord. C'est ainsi que le débit
maximum du media du bigfoot est quasi le même que celui de disques durs tournant à
7200 tours tout en tournant 2 fois moins vite. Ce qui est dommage, c'est que l'on ne fait plus
de disques durs 5 pouces 1/4 à cause d'un problème d'inertie.
La densité d'informations :
La densité est la quantité d'informations que vous pouvez stocker sur une surface donnée.
Elle n'influence que le débit du disque. Il ne faut pas se leurrer : un disque dur avec une très
grande densité et une vitesse de rotation plus faible ira généralement plus vite qu'un autre
qui a 10 ans et qui tourne à 7200 tours par minute. La difficulté de maîtrise de l'inertie fait
que les constructeurs préfèrent augmenter la densité d'informations pour augmenter les
performances. Le débit des disques durs a donc été multiplié par 50 avec une vitesse de
rotation multipliée seulement par 4.
Les informations sur un disque dur sont stockées généralement longitudinalement :
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Pour pouvoir stocker toujours plus d'informations, il a cependant fallu trouver un autre
moyen de stockage plus performant. En effet, le stockage longitudinal commençait à
atteindre ses limites physiques. Les données sont donc, sur les disques durs les plus
récents, stockées verticalement. Il en ressort une densité d'informations accrue.
Le temps d'accès :
C'est le temps moyen que mettent les têtes de lecture pour trouver les informations. Il est
défini comme suit : Temps d'accès = Temps de latence + Temps d'accès aux données. Le
temps de latence dépend uniquement de la vitesse de rotation du disque, puisqu'il représente
le temps nécessaire pour trouver des données suite à un changement de piste (si la donnée se
trouve un tour ou un quart de tour plus loin par exemple).
La faible évolution du temps d'accès entre les années 90 et nos jours est un problème
d'inertie (énergie que vous devez dépenser pour arrêter un objet en mouvement).
Énergie cinétique = 1/2*[Masse * (Vitesse)²]
En augmentant légèrement la vitesse, l'inertie augmente exponentiellement ce qui rend la
maîtrise de la mécanique difficile. On pourrait fabriquer des disques plus petits pour diminuer
la masse des plateaux et des têtes, mais la vitesse linéaire diminuerait. Bref, c'est l'impasse.
Il vaut mieux alors se tourner vers les disques durs SCSI qui offrent des temps d'accès de 3
ms pour certains.
Les interfaces (modes de communications) :
Il existe trois interfaces pour disques durs : l'interface IDE, SATA et SCSI.
L'interface IDE(Integrated Drive Electronics) :
L'IDE est une interface qui permet de connecter jusqu'à 4 unités simultanément (disque dur,
lecteur cd, etc.). l'IDE a beaucoup évolué depuis quelques années, son débit ou taux de
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transfert n'a cessé d'augmenter. En effet, au à ses débuts, l'IDE était d'une lenteur ridicule face
au SCSI. Les dernières versions de l'IDE (UDMA 133) peuvent atteindre 133 Mo/s au
maximum.
Spécificités de L'IDE:
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Vitesse de rotation maximale : 7200 tours.
Taux de transfert Maximum : 133 Mo par seconde.
Taux de transfert jusqu'à 60 Mo par seconde pour le disque le plus rapide
Temps d'accès de 8 ms pour le disque le plus rapide
Nombre maximum de périphériques gérés : 4 sans carte contrôleur. Les 4
disques durs doivent se répartir 133 Mo/s au maximum, ce qui fait qu'avec
deux disques durs en raid 0 vous avez pratiquement saturé l'interface.
Avantage pour les disques durs IDE, ils coûtent bien moins cher à capacité égale que leurs
homologues SCSI. Sachez que 150 MO par seconde suffisent largement pour toutes les
applications. Leur principal inconvénient est l'instabilité de leur taux de transfert et leur
temps d'accès bien trop important, ce qui limite leurs performances.
L'interface SATA (Serial Advanced Technology Attachment):
L'interface SATA (pour Serial ATA) est une évolution de l'IDE. La transmission des
données se fait par un bus série et non parallèle, ce qui explique les faibles dimensions des
nappes de ces disques durs. Le débit maximum que peut atteindre cette interface est de 300
Mo par seconde pour le moment (révision Sata II, contre 150 Mo/s pour la première version
du Serial ATA).
L'interface serial ATA marque un progrès notable par rapport à l'IDE, même si les
performances à vitesse de rotation identique stagnent en raison d'une mécanique identique à
celle des disques IDE pour la plupart des disques vendus. Le Sata dispose cependant de
nombreux avantages :
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Sept Fils seulement permettent de communiquer avec un disque dur SATA
(contre 80 pour les dernières nappes IDE). La principale raison à cela
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vient du fait que le Serial ATA utilise un bus série au lieu de parallèle. Le
câble est donc largement plus compact et permet de mieux faire circuler l'air
dans le PC.
Les disques durs peuvent désormais être branchés et débranchés à chaud
(Hot Plug).
Chaque disque est connecté sur un port Sata de la carte-mère, il n'y a donc
plus de schéma maître/esclave à prendre en compte.
Les vieux disques IDE peuvent être réutilisés en utilisant un adaptateur et
êtres connectés via l'interface SATA.
L'interface SCSI (Small Computer System Interface):
L'histoire du SCSI commence en 1965. Le SCSI est une interface qui permet la prise en
charge d'un nombre plus important d'unités (disques durs, CD-ROM, etc, que l'IDE).
Elle est surtout utilisée pour sa stabilité au niveau du taux de transfert. C'est un adaptateur
SCSI (carte adaptatrice sur un emplacement PCI ou ISA) qui se charge de la gestion et du
transfert des données. Le processeur central est alors déchargé de toute commande, ce qui
lui permet de s'atteler à une autre tâche simultanément. Le processeur ne fait que dialoguer
avec la carte SCSI. Ainsi chaque contrôleur SCSI a ses propres caractéristiques, le BIOS du
PC n'a donc aucune emprise sur l'interface SCSI, car elle possède elle-même son propre
BIOS. Il est toutefois possible d'optimiser l'adaptateur en faisant évoluer le bios de la carte
SCSI.
Voici les principales normes SCSI actuelles avec leur débit :
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Ultra Wide SCSI-2 : 40 Mo/s maximum
Ultra2 Wide SCSI : 80 Mo/s maximum
Ultra3 SCSI : 160 Mo/s maximum
Ultra320 SCSI : 320 Mo/s maximum
La différence principale entre l'IDE et le SCSI, est que le SCSI a besoin d'une carte pour
fonctionner. On appelle cette carte une carte contrôleur SCSI. Cette carte prend en charge
certaines opérations qui sont habituellement traitées par le processeur, ce qui économise les
ressources par rapport à L'IDE et permet d'augmenter légèrement les performances des autres
applications. D'autre part, le SCSI peut gérer jusqu'à 7 périphériques au lieu de 4 pour l'IDE.
Mais il y a d'autres différences : le SCSI ne communique pas par le schéma maître-esclave
mais par des numéros différents attribués à chacun des périphériques. Il faut ensuite fermer la
chaîne par une prise, pour indiquer à la carte qu'il n'y a plus de périphérique connecté.
Le cache :
Pour pallier aux performances stagnantes des disques durs, les constructeurs leurs ont adjoint
un cache. Ce cache est présent depuis bien longtemps dans les disques durs. Il peut atteindre
désormais 16 Mo aujourd'hui. Le cache sert de relais entre le disque dur et le processeur.
Plus sa capacité est élevée, mieux c'est. Attention, cela ne signifie pas pour autant qu'un
disque sera plus performant qu'un autre d'une marque concurrente.
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Le NCQ (Native Command Queuing) :
Le NCQ est une technologie destinée à améliorer les performances des disques durs. Cette
technique permet de réorganiser l'ordre des requêtes envoyées au disque dur pour que celui-ci
récupère les données en faisant le moins de tours possibles pour récupérer les données
demandées (ce qui se fait donc plus rapidement). Cette technologie n'est efficace que si vous
ne parcourez pas un seul gros fichier non fragmenté sur le disque et est implantée dans les
chipsets les plus récents :
Le FDB (Fluid Dynamic Bearing) :
Le Fluid Dynamic Bearing (FDB) consiste à placer l'axe de rotation du disque dans un
bain d'huile et non simplement dans des billes en acier. La première amélioration perçue est
le bruit qui diminue significativement. L'autre amélioration majeure est la durée de vie
accrue de ce type de matériel : les billes pouvant se creuser légèrement au bout de longues
heures d'utilisation, la précision du disque dur peut en être affectée.
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L'AAM (Automatic Acoustic Management) :
L'AAM est un mode qui va vous permettre de gagner en nuisances sonores et en durée de vie
pour votre disque dur en diminuant l'accélération et la décélération des têtes de lecture. Cela
peut nuire énormément les temps d'accès aux données, c'est pourquoi si vous vous plaignez
du manque de performances de votre PC je vous déconseille d'utiliser cette technique qui
risquerait de le ralentir encore plus.
Le mode bloc des disques durs
Le mode bloc et le transfert 32 bits permettent d'exploiter un disque dur à son maximum.
Le mode bloc consiste à effectuer des transferts de données par bloc, c'est-à-dire par paquets
de 512 octets généralement, ce qui évite au processeur d'avoir à traiter une multitude de
minuscules paquets d'un bit. Le processeur a alors plus de temps pour effectuer d'autres
opérations plus importantes.
Ce mode de transfert des données n'a une véritable utilité que sous DOS car Windows 95, 98,
ME et Windows NT, 2000, XP utilisent leurs propres pilotes de disque dur.
Une option du BIOS (IDE HDD block mode ou Multi Sector Transfer) permet souvent de
déterminer le nombre de blocs pouvant être gérés simultanément. Ce nombre se situe entre 2
et 32. Si vous ne le connaissez pas, plusieurs solutions s'offrent à vous:
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
Consulter la documentation de votre disque dur.
Effectuer quelques tests simples afin de déterminer ce nombre :
 exécuter scandisk sur votre ordinateur pour éliminer les erreurs.
 augmenter progressivement le nombre de blocs puis faire une copie et
lancer scandisk.
 Si des erreurs apparaissent remettre la valeur précédente, sinon continuer
en mettant une valeur plus élevée.
Si toutefois des erreurs plus importantes apparaissent, désactivez le mode Bloc dans le BIOS.
Le RAID (Redundant Array of Independent or Inexpensive Disks):
Le RAID est une fonction proposée par certaines cartes-mères. Elle ne sert que si on possède
deux disques durs au minimum (les mêmes par exemple).
Il existe plusieurs modes RAID. Voici les plus courants (les autres sont détaillés ici : le
RAID) :


Le mode RAID 0 : c'est le mode performances. En effet, il permet de lire et
d'écrire sur les deux disques en même temps. Vous disposerez de toute la taille
des deux disques avec ce mode. Par contre, si un disque rend l'âme, toutes les
données sont perdues.
Le mode RAID 1 : c'est un peu l'inverse du 0. Ce mode permet de dupliquer le
contenu du disque 1 sur le disque 2. Vous n'aurez par contre que la capacité d'un
disque sur les deux. Ce mode a un avantage : si un des disques rend l'âme, il n'y a
pas de perte de données. Il n'y a par contre aucun gain de performances.
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Capacité : elle s'exprime en Go. Un disque de 80 Go est un minimum aujourd'hui. Pour du
stockage vidéo, prenez au moins 160 Go, l'histoire d'être tranquille.
Vitesse de rotation : si vous faites du stockage pur, vous pouvez prendre un disque dur de
5400 tours à très forte capacité (au moins 250 Go). Si vous faites du montage Vidéo, un
disque dur SATA à 10000 tours sera nettement plus performant qu'un modèle à 7200 tours,
attention au coût de cette solution cependant.
Temps d'accès : doit être le plus bas possible. Un bon disque dur fait des temps d'accès
inférieurs à 10 millisecondes. Pensez à rajouter 3 millisecondes aux données souvent fausses
communiquées par les constructeurs.
Interface : IDE, SCSI ou SATA ?
Le SATA ne fait pas progresser les performances des disques durs par rapport à L'IDE pour
un même disque, cependant il dispose de fonctions comme le Hot-Plug (branchage/dé
branchage à chaud) et des disques durs tournant à 10000 tours/minute existent en SATA.
Le SCSI n'est vraiment qu'à réserver aux mordus de montage vidéo ou de performances
extrêmes.
Le bus processeur :
Quiconque a déjà vu un processeur complètement nu a sûrement
remarqué, selon le modèle présenté, une matrice de jolies broches
dorées sur une de ses faces ou une rangée de lamelles conductrices sur
un de ses côtés. Ces quelques dizaines de petits organes phalliques,
soigneusement disposés pour harmonieusement s'enficher dans un
support femelle situé à la surface de la carte mère, constituent le
brochage du processeur.
Quelques unes de ces broches sont uniquement destinées à l'alimentation électrique de
la puce.
Un bus, plusieurs lignes.
Pourquoi tant de broches afin d'assurer une simple connexion physique entre le processeur
et le reste de l'ordinateur ? Et bien le fait est que les communications entre le processeur et
la carte mère sont des processus assez complexes mettant en jeu de multiples signaux
fonctionnellement différents. Or, chacun de ces signaux dispose de sa propre broche, dont
le rôle est défini une fois pour toute à la conception de la puce.
En termes électroniques, ces broches constituent les lignes du bus processeur, lignes par
lesquelles transitent ces signaux sous forme de simples courants électriques bivalents,
manifestations très physiques des célèbres bits de l'univers binaire dans lequel évolue notre
processeur.
Autre facteur participant à l'abondance des broches hérissant nos processeurs: la multiplicité
de ses interlocuteurs. En effet, le bus processeur a beau se matérialiser par une simple
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connexion physique entre le processeur et la carte mère, ou plus précisément un jeu de
composants particulier de la carte mère appelé Northbridge, les signaux qui le traversent
relient en réalité, directement ou indirectement, le processeur à tous les locataires de
l'ordinateur, à savoir:



La mémoire vive,
La mémoire cache,
Les différents périphériques.
Au delà de cette configuration somme toute assez banale, certains ordinateurs plus
sophistiqués peuvent également fonctionner en mode dit multiprocesseur. Comme son nom
l'évoque assez bien, ce mode caractérise les ordinateurs abritant plusieurs processeurs gérant
de concert les mêmes ressources de la machine. Dans ce cas très particulier, plus encore que
pour le mode monoprocesseur classique, le bus processeur endosse une responsabilité
critique dans les performances globales du système.
Le bus processeur
Très morphologiquement parlant, le bus processeur est donc constitué par l'ensemble des
lignes alimentant le processeur en données. Véritable moelle épinière de l'ordinateur entier,
le bus processeur est également appelé bus système, ou encore bus frontal, (Front Side
Bus FSB).
Quoi qu'il en soit, le bus processeur, si central soit-il, n'en reste pas moins un bus
informatique comme tous les autres. A ce titre, l'ensemble de ses lignes forme de fait trois
sous-bus fonctionnellement différents: bus de donnée, bus d'adresse et bus de
commande, chaque ligne se trouvant classée dans telle ou telle catégorie selon la fonction des
signaux qu'elle véhicule. Pour résumer en termes clairs, nous avons donc:
Bus processeur = lignes de donnée + lignes d'adresse + lignes de commande
Le bus de donnée
On précise parfois bus de donnée externe pour bien différencier ce bus de l'ensemble des
lignes situées à l'intérieur du processeur et qui constituent son bus de donnée interne.
La principale fonction du bus processeur étant l'échange d'informations, le rôle du (sous-)bus
de donnée coule de source puisque ce sont par ses lignes que transitent toutes les données
échangées entre le processeur et ses interlocuteurs habituels.
De par le fait que les lignes de donnée se chargent du trafic le plus évident du bus
processeur, à savoir les données elles-mêmes, il n'est pas rare que l'on confonde,
volontairement ou non, le bus processeur dans son intégralité avec ce sous-bus de donnée.
Débit du bus de donnée
L'efficacité du bus de donnée se résume presque entièrement dans un seul de ses paramètres,
son débit (ou bande passante), qui mesure comme vous vous en doutez la quantité de
données pouvant y transiter par unité de temps.
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Très techniquement parlant, ce bus de donnée est un bus de type parallèle généralement
basé sur un protocole synchrone. Or, tout comme n'importe quel bus informatique de ce
genre, le débit d'un tel bus dépend très directement de trois de ses paramètres physiques: sa
largeur, sa fréquence de fonctionnement, et son taux de transfert.
En trente années de progrès technologiques, ces paramètres ont très sensiblement évolué
dans un même but: accroître le débit de ce bus fondamental, comme le montre ce tableau
100% synthétique:
Année
Processeur
1979
Intel 8088
1978
Intel 8086
1981
Intel 80286
1988
Largeur
8 bits
Fréquence
TT
Débit
4,77 à 8 MHz
x1 4,77 à 8 Mo/s
4,77 à 10 MHz
x1 9,54 à 20 Mo/s
6 à 20 MHz
x1 12 à 40 Mo/s
Intel 80386 SX
16 à 33 MHz
x1 32 à 66 Mo/s
1985
Intel 80386 DX
16 à 40 MHz
x1 64 à 160 Mo/s
1989
Intel 80486 SX-DX
25 à 50 MHz
x1 100 à 200 Mo/s
1993
Intel PentiumMMX
60 à 66 MHz
x1 480 à 528 Mo/s
1995
AMD K5
50 à 66 MHz
x1 400 à 528 Mo/s
1995
Intel Pentium Pro
60 à 66 MHz
x1 480 à 528 Mo/s
1996
Cyrix 6x86 M1
50 à 75 MHz
x1 400 à 600 Mo/s
1997
Intel Pentium II
66 à 100 MHz
x1 528 à 800 Mo/s
1997
AMD K6
66 MHz
x1 528 Mo/s
1998
Intel Celeron I
66 Mhz
x1 528 Mo/s
1999
Intel Pentium III
100 à 133 MHz
x1 800 à 1.064 Mo/s
2000
Intel Celeron II
66 Mhz à 100 MHz x1 528 à 800 Mo/s
1999
AMD K7 Athlon
100 MHz
x2 1,6 Go/s
2000
AMD Duron
100 à 133 MHz
x2 1,6 à 2,1 Go/s
16 bits
32 bits
64 bits
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2002
Intel Celeron 4
100 MHz
x4 3,2 Go/s
2000
Intel Pentium 4
100 à 200 MHz
x4 3,2 à 6,4 Go/s
2001
AMD Athlon XP
133 à 200 MHz
x2 2,1 à 3,2 Go/s
2001
Intel Itanium
133 MHz
x2 2,1 Go/s
2004
Intel Itanium²
2004
AMD Athlon XP-64
2004
AMD Opteron
128 bits 100 à 133 MHz
x4 6,4 à 8,5 Go/s
jusqu'à 1,4 GHz
x2 jusqu'à 25,6 Go/s
jusqu'à 1,4 GHz
x2 jusqu'à 25,6 Go/s
var.
Longtemps considéré comme un goulot d'étranglement dans le flux de données entre le
processeur et la mémoire, les bus processeur actuels atteignent de tels débits que
l'entonnoir s'est déplacé aujourd'hui vers la mémoire de l'ordinateur qui peine de plus en plus
à assouvir les demandes démentielles en données des processeurs modernes.
Comme le montre le tableau précédent, le débit du bus de donnée a donc augmenté de quelque
540.000% en l'espace de 25 ans.
Le bus GTL: Grosso modo Trop Limité ?
Le bus GTL (Gunning Transceiver Logic) est un peu le bus de prédilection de Intel
puisqu'il équipe les processeurs de la firme depuis la nuit des temps, décliné sous diverses
variantes: GTL+, AGTL ou AGTL+ (Assisted GTL).
Sa version la plus aboutie a beau pulser jusqu'à 200 MHz en quad-pumping (bus QDR) sur
les derniers Pentium 4 à la mode, de type Netburst, le bus GTL semble néanmoins plafonner
en potentiel, surtout que son statut de bus partagé le rend bien moins performant en mode
multiprocesseur, les puces associées devant alors partager entre elles son débit total.
Le bus EV6 en ligne
En 1999, AMD dévoile son processeur Athlon K7 qui, en plus de divers trucs sympas,
inaugure un tout nouveau bus processeur flambant neuf, mis au point par la société Digital
Equipment. Son nom: bus Alpha EV6.
Les caractéristiques sont séduisantes: fréquence de fonctionnement jusqu'à 200 MHz en
Double Data Rate (bus DDR), largeur de 64 bits, mais, surtout, une technologie de bus
point-to-point permettant à chaque puce en mode multiprocesseur de disposer pour elle
seule de son propre bus, et, donc, d'un débit maximal.
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L'HyperBus
Avec la sortie de son processeur Athlon-64, AMD décidait de frapper un grand coup et de
dépoussiérer le vieux concept du bus système en lui substituant un bus révolutionnaire tout à
la fois:






hyperrapide, puisque capable de pulser jusqu'à 1,4 GHz, qui plus est en DDR.
hyper-modulable, puisque véhiculant les bits de donnée et de commande par paquets
sur des lignes de largeur variable, de 4, 8, 16 ou 32 bits selon les besoins.
hyper-polyvalent, puisque capable non seulement d'interconnecter un processeur à
sa carte mère mais aussi d'interconnecter plusieurs processeurs entre eux grâce à
des temps de latence très faibles.
hyper-communicant, puisque doté de deux liens unidirectionnels permettant un trafic
bidirectionnel simultané.
hyper-respectueux puisque tout à fait compatible avec les technologies de bus PCI,
AGP ou USB.
hyper-économe puisque faible consommateur électrique grâce à l'exploitation de
signaux LVDS (Low Voltage Differential Signaling)
Le bus d'adresse
Un processeur manipule des données, de ces si précieuses informations une fois qu'il les a
bien exploitées ?
Pourquoi un bus d'adresse ?
Parce que le processeur est peut-être un cerveau fulgurant, mais un cerveau dénué de toute
mémoire. Celle-ci se trouve ailleurs, sur la carte mère, et constitue l'interlocuteur principal
du processeur qui vient y chercher ses instructions et y sauvegarder ses données en cours
de traitement. Pour votre processeur, la mémoire vive de l'ordinateur ressemble à un
gigantesque rayonnage de minuscules cases, chaque case pouvant sauvegarder la valeur d'un
octet. Afin de pouvoir accéder individuellement à chacune de ces cellules, chacune d'entre
elles porte un identifiant unique, bien évidemment binaire, qui constitue son adresse.
Ainsi, dans le cas d'un échange entre le processeur et la mémoire, deux cas de figure
peuvent se présenter:

Soit le processeur réclame une valeur en mémoire: il place alors l'adresse de la
case-mémoire demandée sur le bus d'adresse et envoie sa requête à la mémoire.
Celle-ci y répond en recherchant la donnée à l'adresse demandée puis place celle-ci sur
le bus de donnée à destination de la puce.

Soit le processeur désire sauvegarder une donnée en mémoire. Il place alors la
valeur sur le bus de donnée et l'adresse où il désire l'entreposer sur le bus
d'adresses. La mémoire reçoit la requête et s'exécute docilement.
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Trafic sur le bus processeur
Un processeur interagit de deux manières différentes avec la mémoire: soit il lui soumet une
requête de lecture afin de rapatrier la valeur d'une donnée située à une adresse qu'il précise,
soit il lui impose un ordre d'écriture afin de sauvegarder une valeur à une adresse donnée.
Vous remarquerez ici le rôle très important du bus de commande qui se charge justement
d'indiquer la nature de la requête du processeur ("L"ecture ou "E"criture). Mais, la
mémoire n'est pas le seul interlocuteur du processeur puisque les périphériques de
l'ordinateur sont également susceptibles d'échanger des informations avec la puce. C'est
pourquoi ces périphériques, de la même manière que la mémoire vive, se voient également
attribués des adresses uniques que l'on appelle ports d'entrées-sorties (ou ports E/S).
Ainsi, lorsque le processeur désire s'adresser à un périphérique particulier du système, il
place sur le bus d'adresse une adresse de port E/S. Le périphérique concerné prend alors en
charge la requête, l'exécute, puis, éventuellement, renvoie la donnée demandée sur le bus du
même nom.
Alors que de par son rôle de canalisation à informations, le bus de données se caractérise
évidemment par son débit, le bus d'adresse, bien moins susceptible de véhiculer de grosses
quantités de bits, se caractérise surtout par sa largeur.
Vous comprendrez facilement que la largeur du bus d'adresse conditionne directement la
plage d'adresses identifiables et, donc, ce qu'on appelle la mémoire adressable.
Comme le bus de donnée, le bus d'adresse tend à s'allonger avec les différentes
générations de processeurs, de par les capacités toujours plus colossales de ces derniers à
prendre en charge de grandes quantités de données.
Année
1979
Processeur
Largeur du bus d'adresse
Mémoire adressable
Intel 8088
1978
Intel 8086
1981
Intel 80286
1988
Intel 80386 SX
1985
Intel 80386 DX
1989
Intel 80486 SX-DX
1993
Intel Pentium-MMX
1995
AMD K5
1995
Intel Pentium Pro
20 bits
1 Mo
24 bits
16 Mo
32 bits
4 Go
Page 24
1996
Cyrix 6x86 M1
1997
AMD K6
1999
AMD K7 Athlon
2000
AMD Duron
2001
AMD Athlon XP
1997
Intel Pentium II
1998
Intel Celeron I
1999
Intel Pentium III
2000
Intel Celeron II
2002
Intel Celeron 4
2000
Intel Pentium 4
2004
AMD Athlon XP-64
2004
AMD Opteron
2001
2004
36 bits
64 Go
40 bits
1 To
Intel Itanium
44 bits
16 To
Intel Itanium²
50 bits
1 Eo
En réalité, le bus de commande, bien que physiquement présent, ne montre que peu de
particularité au sein de notre bus système. Nous venons de proprement disséquer le bus
processeur fondamental, c'est-à-dire la connexion vitale entre la tête (le processeur) et le
corps (la carte mère) de la machine. Le bus processeur peut également relier le
processeur a un autre acteur majeur de l'architecture d'un ordinateur moderne: la mémoire
cache.
Le bus intérieur
En dépit des apparences, le processeur n'est pas un bloc monolithique de silicum brut. Il se
compose en fait de nombreuses zones fonctionnelles appelées registres, décodeur
séquenceur, UAL(Unité Arithmétique et Logique) ou encore FPU (Floating Point Unit)
qui s'échangent les données en cours de traitement au fur et à mesure de leur stade d'exécution
via, ce bus de donnée interne. Comme ce bus est destiné à faire transiter les données reçues
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depuis l'extérieur, vous ne serez pas étonné d'apprendre que sa largeur correspond
généralement à celle du bus de données externe, c'est-à-dire du bus système.
La fréquence de fonctionnement de ce bus s'avère très supérieure à la fréquence du bus
processeur, et ceci grâce à un dispositif particulier dénommé multiplicateur d'horloge qui
permet au processeur de fonctionner en interne à une fréquence multiple de la fréquence
délivrée par la carte mère.
Le bus de derrière
Ainsi donc, le processeur turbinerait à une fréquence beaucoup plus importante que le reste
de l'ordinateur. La conclusion brute de décoffrage: tant qu'il manipule ses données en son for
intérieur, le processeur mouline à sa vitesse supersonique mais, à chaque fois qu'elle
s'adresse au monde extérieur, la puce est contrainte de patienter avant de recevoir les données
demandées. La conclusion est excellente, mais le processeur sollicite certains interlocuteurs
de son environnement, et notamment la mémoire vive de l'ordinateur. Dans le but de limiter
au maximum les requêtes en mémoire du processeur, les architectes intercalèrent alors
entre la puce et la mémoire un dispositif intermédiaire qu'ils baptisèrent mémoire cache.
En réalité, les processeurs modernes n'incluent pas un seul bloc de mémoire cache mais
deux, voire même trois. Celles-ci sont appelées mémoires cache interne (niveau 1) et
externe (niveaux 2 et 3), de rapidité décroissante mais disposées en quantité croissante, à
différents niveaux du système.
Comme son nom l'indique, la mémoire cache n'est pas autre chose que de la mémoire, mais
une mémoire hyper-rapide, et donc, hyper-coûteuse, et donc utilisée en quantité bien
moindre par rapport à la mémoire vive. Le but de cette mémoire cache est enfantin à
comprendre: une fois qu'un processeur en a terminé avec une donnée, il la replace
normalement en mémoire. Or, les faits montrent que très souvent, cette donnée sera réutilisée
par le processeur dans un délai très bref. Sachant ceci, le rôle de la mémoire cache devient
évident: elle se charge de réceptionner la donnée émise par le processeur et de la garder bien
au chaud au cas où celui-ci viendrait à la redemander. Bien évidemment, qui dit mémoire
intermédiaire dit bus pour la relier au processeur. Celui-ci est tout naturellement appelé
bus de mémoire cache, ou, par amusante analogie avec le bus frontal, Back Side Bus, c'està-dire bus de derrière.
La fréquence de fonctionnement de ce bus est extrêmement variable et dépend très
directement de l'endroit où est implantée la mémoire cache. Si celle-ci est incorporée à
l'intérieur même du processeur, le bus fonctionne à la pleine vitesse de celui-ci, mais si celleci se trouve excentrée par rapport au cœur de la puce, le bus peut fonctionner à une fraction de
la fréquence du bus de données interne. Si cette mémoire cache dispose aujourd'hui de son
propre bus, il n'en était pas de même sur les premiers modèles de processeurs disposant de ce
pense-bête électronique. Sur ces derniers, alors, un seul et même bus système reliait mémoire
vive et mémoire cache externe, empêchant toutes requêtes concomitantes vers ces deux
destinations. Le processeur Intel Pentium II fut la première puce grand public à dédier un
bus tout exprès à la mémoire cache externe. Dès lors, l'accès simultané aux deux types de
mémoire devenait possible, engendrant un gain sensible de rapidité. Ce dispositif,
pompeusement appelé architecture DIB (Double Independant Bus), se révéla si performant
qu'il fut reconduit ensuite sur tous les processeurs ultérieurs. Très longtemps considéré
comme un boulet, ou plutôt un goulet, de par sa capacité limitée à assurer le transport des
Page 26
données entre le processeur et le monde extérieur, le bus processeur est aujourd'hui un
véritable boulevard à bits, surtout lorsqu'il prend la forme d'un bus HyperTransport.
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La carte mère - Jean michel MEULIEN

Transcription

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