Architecture PC Voisinage du processeur

Informatique et réseaux
Eléments de cours
Architecture PC
I.
Aspect fonctionnel
La structure minimale d'un système informatique est celle de tout système de
traitement de l'information tel qu'il est défini par Von Neuman
Voisinage du processeur
II.
Les 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 :
BUS DE DONNEES
Micro
processeur
ROM
RAM
E/S
PORTS
BUS D'ADRESSE
BUS DE COMMANDE
INTR
Fig 2. Structure fonctionnelle d'un micro-ordinateur
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.
Niepce
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Pierre Loiseau
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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.
Le système de bus est réparti en plusieurs endroits sur la carte mère. Certains
composants du PC opèrent avec d'énormes quantités de données, alors que d'autres se
contentent de quantités bien plus petites.
Dans les années 90 une première structure permet de différentier les volumes de flux.
Maintenant on utilise deux bus de capacité différentes : on place entre eux un type de
contrôleur appelé pont (bridge) car c'est une sorte de pont entre deux systèmes différents.
Le système de bus commence près du processeur ou la circulation est la plus importante
(mémoire RAM) on parle alors de bus avant (Front Side bus FSB). Les bus connectant la
carte mère aux composants externes du PC s'appellent bus d'E/S (I/O Bus). Ils sont gérés
par des contrôleurs.
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Micro
processeur
BUS
Pont
PONT
BUS
Pont
PONT
Bus
composants
Composants
Le chipset
Une carte mère à besoin de beaucoup de composants différents (contrôleurs) qui doivent
tous communiquer. Ces fonctions sont rassemblées dans des puces qui constituent le
chipset.
L'architecture la plus utilisée pour le chipset consiste en deux puces, qu'on appelle
généralement pont Nord et pont Sud. Le pont Nord et le pont Sud sont connectés par un
bus très puissant, que certains appellent un canal de lien (link channel).
Pont Nord (NorthBridge)
Le Pont Nord ou GMCH (Graphic and Memory Controller Hub) est chargé d'assurer la
communication entre les composants qui nécessitent une bande passante importante :
CPU, mémoire, carte graphique AGP.
Pont Sud (SouthBridge)
Le Pont Sud ou ICH (I/O Controller Hub) est chargé de traiter les périphériquesou les
interfaces nécessitant moins de bande passante : port série, port parallèle, interface
lecteur de disquettes, PCI, EIDE, USB...
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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 du 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
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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
C’est Intel qui a imposé la notion de chipset sur ses cartes mères pour Pentium
(Zappa, Aladdin, Endeavor ou Atlantis). Véritable carrefour de communication entre le
processeur et tous les autres composants, le chipset voit son rôle grandir de
génération en génération.
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Le chipset est ce que l'on pourrait appelé le cœur du P.C., tandis que le
microprocesseur en est le cerveau. Aujourd'hui, les cartes d’Intel comme celles des
autres constructeurs
reposent sur des chipsets fournis par 6 grands constructeurs,
Intel, Via Technologie, NVidia, Sis, ATI et Ali.
Les chipsets pour P6. Pentium Pro et Pentium II.
Alors que la série de chipset Intel 430 est dédié aux
microprocesseurs de
cinquième génération (Pentium et Pentium MMX), la
série 440 s'adresse aux
processeurs de la 6é génération, (Pentium Pro sur
Socket 8 et Pentium II sur
Slot 1).
Ø Chipset 440FX (NATOMA), pour le Pentium
Pro. Sait gérer 1 Go de Ram, 2 processeurs
mais ne supporte pas la mémoire SDRAM, ni ECC, ni Ultra DMA, ni AGP.
Ø L'Intel 450 KX pour le Pentium Pro reprend les principales caractéristiques du
440 FX, tout en étant plus cher d'où sont succès peu important.
Ø L'Intel 450 GX pour le Pentium Pro est un chipset multi-processeurs très
puissant. Il permet d'utiliser un système comprenant 4 Pentium Pro, supporte
jusqu’à 4Go de RAM, contre 1Go pour le 450GX.
Ø L'Intel Chipset 440 LX (août 1997), optimisé pour les Pentium II (en
remplacement du "vieux" 440FX) sur Slot One, supporte 2 processeurs, prend en
compte le bus AGP, 2 Go de RAM. Supporte On Now, technologie liée à la
consommation d'énergie basée sur ACPI.
Ø Apollo MVP3, du constructeur VIA, concurrent du 440 LX. Supporte AGP, USB,
UDMA 33, ACPI/On Now, il est de plus prévu pour fonctionner avec la nouvelle
génération de mémoire DDRSDRAM (Double Data Rate SDRAM ou SDRAM 2) et
supporte jusqu'à 2 Mo de mémoire cache.
Ø L'Intel 440 BX (1998) pour le Pentium II à 350 et 400 Mhz sur slot 1 ou socket
370. Il gére le bus à 100 MHz mais n'utilise que l'AGP 1x et 2x avec un bus
cadencé à 33 Mhz et une bande passante limitée à 529 Mo/s. Il supporte 1 Go de
mémoire vive, gère 4 slots de mémoire Dimm et jusqu'à 5 emplacements PCI.
Ø L'Intel 440 EX, pour le CELERON, c’est une version allégée du LX qui supporte
le cache L2, mais qui est limité à 1 seul processeur et 256 Mo de SDRAM,
supporte aussi la mémoire EDO..
Ø L'Intel 440 GX (1998) pour les stations de travail XEON, fait fonctionner la
mémoire cache à la vitesse du microprocesseur, augmente la bande passante du
bus AGP (4x), supporte deux bus PCI 32 bits mais ne gère que 2 Go de mémoire
RAM et 2 processeurs.
Ø L'Intel 440 NX (1998) pour les serveurs XEON, et se décline en version Basic et
Standard. Il supporte jusqu'à 4 microprocesseurs, 4 et 8 Go de Ram, 4 bus PCI
32 ou 2 à 64 bits.
Ø L'Intel 440 ZX (1998) est une version bridée du BX.. Il est capable d’exploiter le
bus à 100 MHz ce qui accélère l'accès à la mémoire vive, mais il ne gère que 256
Mo de mémoire vive (uniquement SDRAM), 2 slots de mémoire Dimm et 2
emplacements PCI.
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Ø i810 Intel 810 (Whitne y) et i810e, pour processeur sur socket 370, sorti en juillet
99, il combine les fonctions d'un chipset classique et d'une puce graphique
(variante de l'ancien processeur graphique i740). Décliné en trois versions, la
plus évoluée (i810-DC100) gère le bus à 100 MHz, l'UDMA 66, 6 slots PCI et 4
Mo de cache pour le graphisme. Destiné aux cartes mères équipées du Celeron,
il permet de fabriquer des PC à prix réduit, et de se rapprocher du concept Easy
PC. Ne gère que la SDRam PC100. Supporte les ports AMR (Audio Modem
Riser pour connecter des cartes d'extensions de type audio ou modem). Ces
cartes dont le prix est extrêmement bas, utilisent le chipset ainsi que le CPU ce
qui peut provoquer des baisses de performances non négligeables.
Ø VT8233C de VIA, incorpore la technologie MAC de 3 Com permettant d'avoir un
contrôleur Ethernet 10/100 base T. Ce chipset supporte aussi 6 ports USB une
fonction audio AC 97 une fonction modem MC 97 et le mode ATA.
Avec l'évolution des chipsets, de
nouveaux composants apparaissent. Le
"MCH" (Memory Controller Hub)
correspondant au Northbridge se
consacre à la mémoire,et l´ICH (I/O
Controlleur Hub) se substitue au
Southbridge et prend en compte le bus
PCI et ces deux circuits ne
communiquent plus via le bus PCI mais
via un bus indépendant appelé Interlink.
Un troisième circuits, le FWH (Firmware
Hub) directement relié à l´ICH stocke le
bios de la carte mère.
ICH ( I/O Controler Hub), se décline
maintenant en plusieurs versions :
Ø ICH 1, permet la gestion de 2 ports Ide à la norme ATA 66 (UDMA 66), il gère deux
ports USB, le son AC '97 sur deux canaux et autorise l'utilisation de cartes
compatibles AMR. ICH version 1, est un produit destiné à de PC d'entrée de
gamme.,
Ø ICH 2, améliore les caractéristiques de ICH 1, (gère le mode ATA 100 (UDMA
100), quatre ports USB) le son AC '97 sur six canaux et le port CNR pour les
nouvelles cartes réseau.
Ø ICH4 a permis la gestion de l'USB 2.0 par le biais du chipset.
Ø ICH 5 permet la prise en charge native du Serial-ATA, supporte un maximum de 8
ports USB 2.0
Pour en savoir plus sur le chipset.
Les sites Internet des constructeurs.
Ø INTEL : http://www.intel.com/
Ø VIA : http://www.via.com.tw/
Ø SIS : http://www.sis.com/
Ø ALI : http://www.ali.com.tw/
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