Carte système - qu'est-ce que c'est? Dispositif et principales caractéristiques. Caractéristiques de la carte mère Qu'est-ce qu'une carte mère dans un ordinateur

Vous ne pouvez pas vous passer d'une carte mère. De plus, les mises à niveau ultérieures dépendent du type de carte mère de votre ordinateur. Si la carte mère le permet, au fil du temps, la RAM peut être étendue et une carte vidéo installée avec des performances plus élevées. Mais toute mise à niveau est possible s'il reste des slots et des connecteurs inutilisés.

Tout d'abord, parlons d'une telle carte mère, qui vous permet d'étendre le système dans toutes les directions. Il s'agit d'une carte pleine taille recommandée par Asus. Il existe un nombre suffisant d'emplacements et d'éléments, grâce auxquels une nouvelle mise à niveau offre de belles perspectives. Il convient également de noter un bon câblage. Tous les éléments sont bien soudés et le fabricant garantit que la carte durera longtemps.

Comme d'habitude, regardons tout point par point.

Il y a des notations dans la figure et traitons-les. Voici les principaux éléments de la carte mère :

connecteur ou prise pour connecter le processeur;
emplacements pour connecter une carte vidéo, parfois dans les modèles avancés de cartes, deux cartes vidéo peuvent être installées en même temps;
La RAM est connectée à ces slots, dans ce cas la norme DDR2 ;
puce de la carte mère et son "northbridge" ;
maintenant le pont sud ;
un système qui refroidit les phases pour alimenter le processeur ;
connecteurs USB familiers, il y en a quatre, qui sont affichés sur le mur arrière de l'unité centrale;
carte son intégrée et ses sorties ;
contrôleur FDC d'interface d'entraînement ;
ce sont des sorties, il y en a aussi quatre, dans lesquelles la nouvelle norme est connectée disques durs;
ces trois emplacements PCI peuvent être étendus pour connecter des cartes supplémentaires, par exemple des cartes de capture vidéo, un tuner TV et autres ;
batterie du BIOS ;
prise en 12 V à quatre broches pour le processeur ;
l'alimentation est connectée à ce connecteur à 24 broches, à partir de là, la tension est fournie à la carte mère ;
les disques durs IDE obsolètes pour DVD, CD Rom sont connectés ici ;
BIOS ou micropuce.

Maintenant encore plus

Des commentaires peuvent être requis pour des éléments tels que le système de refroidissement. On voit clairement que sur la figure, il se trouve tout au milieu et que des tubes de cuivre en proviennent. La puce du chipset côté nord est fermée par un radiateur central. Bien sûr, cela fait écho à la puce électronique du côté sud. De plus, voici le contrôleur du bus système, de la RAM, de la vidéo intégrée.

Probablement, il est clair que lorsque nous parlons des ponts nord et sud, nous entendons d'abord leur emplacement. Le northbridge est situé au-dessus des slots PCI, et le southbridge, respectivement, en dessous. Le radiateur recouvre partiellement le pont sud, qui contient le contrôleur de la carte réseau intégrée à l'ordinateur, les bus USB, le son intégré, etc.

Les puces qui sont combinées pour effectuer n'importe quelle tâche sont appelées chipsets. En anglais c'est un chipset. Le Northbridge et le Southbridge sont deux grands circuits sur une carte mère d'ordinateur.
La tâche du "North Bridge" est de connecter des appareils hautes performances et le CPU. Ces périphériques se trouvent sur la carte mère : adaptateur vidéo et mémoire.

En revanche, le "South Bridge" gère les disques durs, les cartes d'extension, les cartes réseau et son, l'USB, etc. Autrement dit, il est en charge des périphériques.

Vous trouverez ci-dessous un exemple de ce à quoi ressemblent deux chipsets "Nord" et "Sud". Le northbridge est toujours plus grand et le southbridge est toujours plus petit. Ces chipsets sont de VIA.

Ce que nous avons marqué avec le chiffre "6" dans la figure ci-dessus sont des radiateurs. Ils sont sur la carte mère et leur rôle est de refroidir les phases qui alimentent le processeur. Les transistors et les condensateurs se trouvent sous ces dissipateurs thermiques. Ils ne permettent pas à la tension d'alimentation de subir des chutes lorsque la charge augmente soudainement. Si la carte mère possède ces dispositifs, alors n'hésitez pas, elle est de grande qualité. Avec une carte mère de mauvaise qualité, le processeur peut devenir instable. Ce n'est plus bon.

Les phases ou circuits de puissance se composent de convertisseurs de tension, de résistances, de transistors, de selfs, de contrôleurs PWM, de condensateurs, etc. Tout cela est inclus dans la base de l'élément d'alimentation du processeur.

A quoi servent les convertisseurs de tension ?

Ils contrôlent la tension et la fournissent en tant que de besoin pour le fonctionnement normal de chaque élément. Nous savons déjà que le courant arrive à 12 volts. Cependant, tous les éléments n'ont pas besoin d'une telle tension. Par conséquent, il doit être abaissé, ce que fait le convertisseur, puis le redirige vers le microcircuit ou l'élément qui en a besoin.

En général, c'est un sujet important et il est nécessaire d'y revenir plus en détail. Il existe un module de régulation de tension ou module de régulation de tension. Il s'appelle VRM en abrégé. Il abaisse également la tension. Mais le plus souvent, cela se fait par un autre module VRD ou Voltage Regulator Down. L'information est suffisante pour l'utilisateur moyen. Il n'est pas nécessaire d'approfondir. Il suffit de connaître les abréviations et de comprendre à quoi elles servent.

Le convertisseur de tension a généralement aussi des MOSFET dans ses circuits. Champ de divers champs électriques. Ils sont contrôlés par ces champs. Que veut dire MOP ? En anglais, cela ressemble à un transistor à effet de champ métal-oxyde-semi-conducteur, et en russe métal-oxyde-semi-conducteur. Vous pouvez également trouver une version anglaise abrégée de MOSFET ou mosfet.

Le contrôle principal et la gestion des phases d'alimentation sont concentrés sur la carte mère sur le contrôleur PWM. L'abréviation signifie Pulse Wide Modulation, se traduit par "modulation de largeur d'impulsion" ou PWM. En termes simples, ce sont des contrôleurs PWM.

Comment le contrôleur PWM comprend-il quelle tension doit être appliquée au CPU ? Un signe huit bits le lui signale. À différents moments, la tension doit être différente et un tel signal est donc nécessaire.

Désormais, tous les ordinateurs sont polyphasés. Ils ont jusqu'à 24 phases. Mais vous pouvez généralement voir des ordinateurs à quatre phases et à huit phases. Mais le monophasé est désormais une rareté. Mais autrefois ils étaient les seuls au service de l'homme. Maintenant, ils sont reconnus comme inefficaces.

Mais qu'est-ce qu'un régulateur monophasé ?

Il a une limite dans la tension maximale qui traverse les selfs, les mosfets, les condensateurs ou les principaux éléments qui le composent. La tension ne peut pas dépasser trente ampères. A titre de comparaison, les processeurs modernes sont capables d'accepter de l'électricité jusqu'à cent ampères et plus. Si une phase est installée dans un ordinateur moderne, alors avec de telles «exigences», elle fondra simplement. Pour supprimer les restrictions et a commencé à produire une puissance de processeur multi-phases.

Si le régulateur est multiphasé, la charge d'électricité peut être distribuée ou dirigée vers des phases individuelles, leur nombre peut être très différent. Mais en même temps, toutes ces phases donneront exactement la puissance nécessaire. Disons que six phases sont installées. Chaque phase passe trente ampères. C'est le nombre limite, tu te souviens ? Ainsi, chaque phase fournit trente ampères et au total ce sera tous cent quatre-vingts ampères.

Il y a une mise en garde que vous devez prendre en compte lors de l'achat d'un ordinateur. Si son processeur est une génération Intel Core i7, il consomme de l'énergie dans les 130 watts. Ainsi, six phases suffisent pour l'alimenter. Si on vous dit qu'il y a plus de phases, ne les croyez pas, ils mentent. Oui, les éléments eux-mêmes sont maintenant créés en polymère solide. Auparavant, la base de l'élément était constituée de condensateurs électrolytiques. Désormais, les condensateurs polymères peuvent fonctionner pendant au moins cinquante mille heures. Même les selfs sont différentes, elles ont un coeur en ferrite. Par conséquent, ils passent le courant non pas trente, comme c'était le cas, mais tous les quarante ampères. Et si l'alimentation est en six phases, le processeur recevra 240 ampères. En même temps, il consommera plus de deux cents watts d'énergie.

Les cartes mères modernes sont équipées d'un tel dispositif qui permet une commutation dynamique entre les circuits d'alimentation. Tout n'est pas aussi difficile que cela puisse paraître à première vue. C'est juste qu'un ordinateur ne consomme généralement pas autant d'énergie, mais parfois cela devient nécessaire et puis, déjà pendant le fonctionnement, les phases sont connectées les unes après les autres. Si la charge diminue, les phases sont coupées. En principe, comme nous l'avons déjà dit, une phase suffit pour que le processeur fonctionne. Mais c'est pour un processeur faible. Parfois, ce mode est utilisé dans le processus de test.

Des phases d'alimentation à la carte mère

Revenons au sujet de la conversation. Un peu plus bas, il y a une image où tous les principaux connecteurs et éléments sont schématisés sur la carte mère :

Le CPU est en charge. Tout commence avec lui. Autrement dit, littéralement à chaque nœud du processeur central, les données sont transmises via le bus central.

L'image suivante illustre également cette situation :

De quel type de pneu s'agit-il, auquel nous pensons si souvent ?

Il s'agit du bus processeur de la carte et son nom est Front Side Bus. Bref, FSB. A travers ce bus, le northbridge de la carte mère et le processeur interagissent. Cela peut être comparé à l'autoroute, à quelle vitesse les données se précipitent à une telle vitesse, et l'ensemble du système fonctionne. Le fonctionnement du bus, sa fréquence, est mesuré en mégahertz, et plus le chiffre est élevé, plus le travail est actif.

Une fois que nous avons déjà décrit en détail ce qu'est la fréquence et comment elle est mesurée. Vous pouvez lire à ce sujet séparément dans un article séparé.

Le CPU a le privilège, seulement il se connecte directement à ce bus. Tous les autres éléments transmettent et reçoivent des données via les contrôleurs établis. Tous sont intégrés dans la puce "north bridge".

Parfois, les contrôleurs sont intégrés au cœur du processeur, et maintenant cela se produit de plus en plus souvent.

Que donne le transfert des manettes ? Lorsque le contrôleur RAM a été déplacé du chipset vers le cœur du processeur, les délais de transfert de données ont été considérablement réduits. En principe, ces retards sont inévitables lorsqu'ils sont transmis via le bus système. Mais ici, ils sont minimes.

Il est intéressant de citer le processeur Intel LGA1156 comme exemple. Il n'y a pratiquement plus de FSB. Pourquoi? C'est juste que tous les contrôleurs nécessaires sont transférés de la carte mère au processeur.

L'idée d'AMD s'est avérée fructueuse. Maintenant, cette technologie a un nom et elle s'appelle "Hyper Transport". Au début, c'était exclusivement pour les ordinateurs, et maintenant les routeurs de réseau Cisco sont équipés de ce principe. Comme vous le savez déjà, ces appareils sont performants.

Progressivement, le cœur du processeur devient plus complexe. Presque tous les appareils y sont transférés, y compris la vidéo. Au début, sa place était sur la carte mère dans le pont nord. L'endroit semblait parfait. Mais lorsqu'il a été déplacé vers le cœur du processeur, il s'est avéré beaucoup plus efficace.

Pourquoi ce processus est-il devenu possible ?

Le fait est que la technologie de processus pour la production de processeurs se rétrécit. Par exemple, regardons les processeurs de la série. Là, la technologie de procédé est utilisée à 22 nanomètres. Et grâce à cela, il est devenu possible de placer des transistors à hauteur de 1,4 milliard. Et tout est dans le même quartier.

Pour clarifier les choses, un nanomètre s'appelle un milliardième de mètre. En conséquence, 22 nanomètres est la résolution linéaire de l'équipement lithographique. Il fait partie de l'unité centrale de traitement.

Comme vous pouvez le constater, l'évolution est en passe de tout réduire, transistors et autres éléments. Et il devient possible de les placer sur un cristal. Et le nombre de transistors ne cesse de croître, c'est naturel. Ainsi, sur leur base, vous pouvez créer n'importe quel élément et intégrer son cœur de processeur graphique. Maintenant, les développeurs font exactement cela. Ils réduisent constamment le processus technique.

Ce processus a conduit au fait que presque tous les contrôleurs et interfaces se trouvaient sous un même toit dans le processeur central. Dans de nombreuses cartes mères modernes, le pont sud s'est avéré totalement inutile. Et ils ont tout simplement abandonné. Mais certains d'entre eux sont entrés dans le pont nord. La version classique de la carte mère que nous avons décrite précédemment peut maintenant être vue rarement.

Si la carte mère est bon marché, vous pouvez voir l'image suivante : elle est raccourcie, mais tous les éléments ne sont toujours pas placés dessus. Seulement maintenant, ils sont situés sur le côté et le bas de la plaque de textolite. Il est clair qu'il n'est pas nécessaire de parler de connecteurs ou de sorties. Où pouvons-nous placer les éléments!

Avant, je menais une vie très active : je jouais au tennis, au football, aux échecs et au tir, participais à des courses automobiles, séduisais belles filles... Mais tout s'est terminé lorsque la carte mère de l'ordinateur a grillé !

N'importe quel utilisateur, même la "théière" la plus désespérée, a sûrement déjà entendu cette phrase - "carte mère". Et ce n'est pas surprenant - après tout, la fiabilité et l'efficacité du PC dépendent en grande partie de la qualité et des capacités de cet élément de l'ordinateur et, par conséquent, ce terme informatique est très populaire.

Chaque ordinateur est un appareil complexe qui contient de nombreux nœuds et microcircuits. Il semblerait que les placer tous de sorte qu'ils n'interfèrent pas les uns avec les autres et puissent interagir efficacement est une tâche impossible pour les concepteurs. Mais la solution à ce problème a été trouvée - il s'avère qu'il suffit de placer tous les microcircuits les plus importants, y compris le processeur, sur une seule grande carte.

Ainsi, la carte mère de l'ordinateur (en anglais, cela s'écrit carte mère, nous utiliserons également ce terme à l'avenir), également appelée carte système, est le périphérique principal d'un ordinateur personnel. Son objectif principal est de connecter et d'unir tous les nœuds et composants d'un ordinateur en un seul ensemble. De nombreux nœuds sont physiquement placés sur la carte mère, tandis que d'autres y sont connectés par des câbles.

Fonctions principales de la carte mère :

Placement des composants principaux et des systèmes PC
Intégration des principaux composants et systèmes PC
Alimentation des principaux composants et systèmes du PC

Quels appareils sont sur la carte mère:

Prise CPU
Jeu de puces
Logements d'extension
Connecteurs mémoire
Connecteurs pour connecter des lecteurs
Ports
Puce BIOS
Carte réseau (facultatif)
Carte vidéo (facultatif)
Carte son (facultatif)

La carte mère est fixée avec des vis spéciales dans le boîtier de l'ordinateur. En pratique, remplacer la carte mère signifie, en fait, mettre à jour tout l'ordinateur.

Il convient de noter que le facteur de forme, c'est-à-dire la taille standardisée de la carte mère, est lié au facteur de forme de l'unité centrale, et une carte mère avec un certain facteur de forme est peu susceptible de s'intégrer dans une unité centrale conçue pour une autre forme facteur.

La caractéristique la plus célèbre de la carte mère est peut-être le placement d'emplacements pour cartes d'extension, dont les sorties sont situées à l'arrière de l'unité centrale. Certes, tous les utilisateurs n'ont pas été impliqués dans le remplacement de la carte mère elle-même dans le boîtier de l'ordinateur, ainsi que dans la mise à niveau du processeur, mais connaissent très probablement le processus de remplacement ou d'ajout de cartes d'extension aux emplacements de la carte mère. Soit dit en passant, la carte mère s'appelle la carte mère précisément par rapport aux cartes filles, c'est-à-dire aux cartes situées dans les connecteurs d'extension.

Un nombre important de cartes modernes contiennent de nombreux éléments intégrés qui ne pouvaient auparavant fonctionner que via des connecteurs d'extension - il s'agit d'une carte vidéo, d'une carte réseau, d'une carte son, etc. Ce sont généralement des appareils d'entrée de gamme, très bon marché et destinés à des utilisateurs peu exigeants. Cependant, ces appareils ont tendance à ajouter très peu au coût du système global et à libérer des emplacements d'extension pour quelque chose de plus important. De plus, la présence de ces appareils n'empêche pas l'utilisateur de mettre à niveau le système, par exemple, un joueur passionné peut toujours installer la dernière version d'un accélérateur tridimensionnel entassé au lieu d'une simple carte vidéo. Dans ce cas, le périphérique installé dans le connecteur d'extension aura toujours priorité sur celui intégré.

Il convient de dire quelques mots sur la technologie de fabrication des cartes mères. Le matériau des cartes mères est généralement de la fibre de verre, sur laquelle sont appliquées des pistes métalliques conductrices. Il peut y avoir plusieurs couches de textolite dans le panneau. Le dessus de la planche est recouvert d'un vernis diélectrique, généralement de couleur verte.

Histoire des cartes mères

L'idée d'une planche unique pour l'intégration de tous les éléments s'est imposée loin d'être immédiate. Dans les premières années du PC, les soi-disant fonds de panier étaient répandus, c'est-à-dire des cartes qui ne contenaient pas tous les blocs fonctionnels d'un ordinateur. Ces blocs ont été placés sur différentes cartes insérées dans les connecteurs d'extension du fond de panier - il peut s'agir de chipsets, de contrôleurs de lecteur, de ports et même du processeur lui-même. Mais ensuite, un tel schéma a dû être abandonné (et le premier exemple en a été fourni par IBM) en raison des cartes mères intégrées moins chères de type moderne, qui abritaient tous les composants, et également en raison des difficultés rencontrées lors de la mise à niveau des ordinateurs sur fonds de panier.

Dans les premières cartes mères de type moderne, cependant, le processeur, ainsi que la mémoire, n'étaient pas amovibles. Par la suite, il y a eu des connecteurs pour la mémoire et des sockets pour les processeurs. Cette amélioration a rendu les mises à niveau informatiques beaucoup plus faciles.

Tout d'abord, le facteur de forme AT a été réparti entre les cartes mères, en commençant par les cartes mères des ordinateurs dotés de l'architecture AT. Mais les cartes de cette taille étaient très grandes et le facteur de forme Baby-AT était donc plus couramment utilisé.

Facteurs de forme des cartes mères modernes

L'AT a été remplacé par le facteur de forme ATX au milieu des années 1990. Actuellement, le facteur de forme AT et ses types dérivés de cartes mères ne sont pratiquement pas utilisés dans les PC modernes.

Les avantages apportés par le facteur de forme ATX par rapport à l'AT :

Dimensions plus pratiques, plus d'espace libre dans le boîtier.
La distance entre la carte et les disques a été réduite, ce qui a réduit la longueur des câbles.
Le socket du processeur est situé plus près du ventilateur de l'unité centrale, ce qui améliore le refroidissement du processeur.
Capacité à gérer la puissance de l'ordinateur.
Alimentation du processeur de l'unité centrale sans convertisseur de tension.
Placement des ports sur la carte mère elle-même.
Placement plus pratique des connecteurs pour les cartes d'extension.
La présence d'un seul contact pour le câble d'alimentation

Le facteur de forme ATX et ses dérivés mATX (micro ATX), mini-ATX et le facteur de forme de serveur EATX (Extended ATX) sont encore les plus courants dans la plupart des ordinateurs aujourd'hui.

Il existe également un facteur de forme de carte mère BTX plus récent, développé en 2003, mais il n'a toujours pas été en mesure de renverser l'ATX de son piédestal.

Dimensions comparatives des planches de certains formats (Lxl, mm) :

AT-351×305
Bébé AT - 330 x 216
EATX - 330×305
ATX-305×244
miniATX - 284×208
mATX - 244×244
BTX - 325 x 267

Configuration de la carte mère

En règle générale, pour une carte mère moderne, non seulement des fonctions telles que la mise à niveau d'éléments individuels, tels que le processeur, la mémoire et les cartes d'extension, sont disponibles, mais également la définition des principaux paramètres de la carte mère et du processeur, tels que la fréquence du système. bus et processeur, le multiplicateur de fréquence, etc.

Il ne faut pas oublier que le réglage des paramètres de la carte mère est une affaire très délicate, et si vous ne connaissez pas toutes les subtilités de l'opération que vous allez effectuer, gardez à l'esprit qu'un réglage incorrect peut entraîner l'inopérabilité de l'ensemble système ou ses éléments individuels.

La carte mère est généralement configurée via l'interface du programme de configuration du BIOS. En outre, de nombreux paramètres peuvent être configurés via des programmes spéciaux sous Windows.

Conclusion

Dans cet article, vous vous êtes familiarisé avec le concept d'une carte mère (système), vous avez découvert à quelles fins elle est destinée, quels composants y sont placés, comment les principaux paramètres de la carte mère sont configurés, quel est le facteur de forme de la carte mère, s'est familiarisé avec l'histoire du développement des cartes mères dans les ordinateurs personnels, ainsi que divers types cartes mères.

La carte mère ou carte système est une carte de circuit imprimé multicouche, qui est la base d'un ordinateur, qui détermine son architecture, ses performances et communique entre tous les éléments qui lui sont connectés et coordonne leur travail.

1. Introduction 2. PCB 3. Jeu de puces 3.1. Les principales fonctions du pont nord 3.1.1. Interfaces de communication du processeur 3.1.2. Interfaces de communication avec adaptateur graphique 3.1.3. Interfaces de communication avec le pont sud 3.2. Fonctions principales du pont sud 3.2.1. Interfaces de communication avec cartes d'extension 3.2.2. Interfaces de communication avec des périphériques et d'autres ordinateurs 3.2.3. Interfaces de bus Southbridge avec disques durs 3.2.4. Interfaces de communication avec les composants lents de la carte mère 4. BIOS (système d'entrée-sortie de base) 5. Autres éléments de la carte mère

1. Introduction.

La carte mère est l'une des éléments essentiels Un ordinateur qui détermine son apparence et assure l'interaction de tous les appareils connectés à la carte mère.

La carte mère contient tous les éléments principaux de l'ordinateur, tels que :

Le jeu de logique système ou chipset est le composant principal de la carte mère, qui détermine quel type de processeur, type de RAM, type de bus système peut être utilisé ;

Emplacement pour l'installation du processeur. Détermine quel type de processeurs peut être connecté à la carte mère. Les processeurs peuvent utiliser différentes interfaces de bus système (par exemple, FSB, DMI, QPI, etc.), certains processeurs peuvent avoir un système graphique intégré ou un contrôleur de mémoire, le nombre de "jambes" peut différer, etc. En conséquence, pour chaque type de processeur, il est nécessaire d'utiliser son propre emplacement pour l'installation. Souvent, les fabricants de processeurs et de cartes mères en abusent, recherchent des avantages supplémentaires et créent de nouveaux processeurs qui ne sont pas compatibles avec les types de slots existants, même si cela aurait pu être évité. En conséquence, lors de la mise à jour d'un ordinateur, il est nécessaire de changer non seulement le processeur, mais également la carte mère, avec toutes les conséquences qui en découlent.

- CPU- le dispositif informatique principal qui effectue des opérations mathématiques, logiques et des opérations de contrôle pour tous les autres éléments de l'ordinateur ;

Contrôleur de RAM (mémoire à accès aléatoire). Auparavant, le contrôleur RAM était intégré au chipset, mais la plupart des processeurs disposent désormais d'un contrôleur RAM intégré, ce qui vous permet d'augmenter les performances globales et de décharger le chipset.

La RAM est un ensemble de puces pour le stockage temporaire de données. Dans les cartes mères modernes, il est possible de connecter plusieurs puces RAM en même temps, généralement quatre ou plus.

PROM (BIOS) contenant un logiciel qui teste les principaux composants de l'ordinateur et configure la carte mère. Et la mémoire CMOS qui stocke les paramètres du BIOS. Souvent, plusieurs puces de mémoire CMOS sont installées pour permettre une récupération rapide de l'ordinateur en cas d'urgence, par exemple, une tentative d'overclocking infructueuse ;

Batterie rechargeable ou batterie qui alimente la mémoire CMOS ;

Contrôleurs de canaux d'E/S : USB, COM, LPT, ATA, SATA, SCSI, FireWire, Ethernet, etc. Les canaux d'E/S qui seront pris en charge dépendent du type de carte mère utilisée. Si nécessaire, des contrôleurs d'E / S supplémentaires peuvent être installés sous la forme de cartes d'extension;

Un oscillateur à quartz qui génère des signaux par lesquels le fonctionnement de tous les éléments informatiques est synchronisé ;

minuteries ;

Contrôleur d'interruption. Les signaux d'interruption provenant de divers appareils ne vont pas directement au processeur, mais au contrôleur d'interruption, qui définit le signal d'interruption avec la priorité appropriée sur l'état actif ;

Connecteurs pour l'installation de cartes d'extension : cartes vidéo, cartes son, etc. ;

Des régulateurs de tension qui convertissent la tension source en tension requise pour alimenter les composants installés sur la carte mère ;

Des outils de surveillance qui mesurent la vitesse de rotation des ventilateurs, la température des principaux éléments de l'ordinateur, la tension d'alimentation, etc. ;

Carte son. Presque toutes les cartes mères contiennent des cartes son intégrées qui vous permettent d'obtenir une qualité sonore décente. Si nécessaire, vous pouvez installer une carte son discrète supplémentaire qui offre un meilleur son, mais dans la plupart des cas, cela n'est pas nécessaire.

Haut-parleur intégré. Principalement utilisé pour diagnostiquer la santé du système. Ainsi, par la durée et la séquence des signaux sonores lorsque l'ordinateur est allumé, la plupart des dysfonctionnements de l'équipement peuvent être déterminés ;

Les pneus sont des conducteurs pour l'échange de signaux entre les composants informatiques.

L'appareil et le but de la carte mère

1. Introduction.

La carte mère est l'un des éléments les plus importants d'un ordinateur, qui détermine son apparence et assure l'interaction de tous les appareils connectés à la carte mère.

La carte mère contient tous les éléments principaux de l'ordinateur, tels que :

Le jeu de logique système ou chipset est le composant principal de la carte mère, qui détermine quel type de processeur, type de RAM, type de bus système peut être utilisé ;

- unité centrale de traitement - le dispositif informatique principal qui effectue des opérations mathématiques, logiques et des opérations de contrôle pour tous les autres éléments de l'ordinateur ;

Batterie rechargeable ou batterie qui alimente la mémoire CMOS ;

Un oscillateur à quartz qui génère des signaux par lesquels le fonctionnement de tous les éléments informatiques est synchronisé ;

minuteries ;

Connecteurs pour l'installation de cartes d'extension : cartes vidéo, cartes son, etc. ;

Des régulateurs de tension qui convertissent la tension source en tension requise pour alimenter les composants installés sur la carte mère ;

Des outils de surveillance qui mesurent la vitesse de rotation des ventilateurs, la température des principaux éléments de l'ordinateur, la tension d'alimentation, etc. ;

Les pneus sont des conducteurs pour l'échange de signaux entre les composants informatiques.

2. PCB.

La base de la carte mère est le circuit imprimé. Sur la carte de circuit imprimé, il y a des lignes de signal, souvent appelées pistes de signal, reliant tous les éléments de la carte mère les uns aux autres. Si les trajets des signaux sont trop proches les uns des autres, les signaux transmis le long de ceux-ci interféreront les uns avec les autres. Plus la piste est longue et plus le débit de données est élevé, plus elle interfère avec les pistes voisines et plus elle est vulnérable à de telles interférences.

En conséquence, il peut y avoir des défaillances dans le fonctionnement de composants informatiques même ultra-fiables et coûteux. Par conséquent, la tâche principale dans la production d'une carte de circuit imprimé est de placer les pistes de signal de manière à minimiser l'effet des interférences sur les signaux transmis. Pour ce faire, la carte de circuit imprimé est réalisée en multicouche, multipliant la surface utile de la carte de circuit imprimé et la distance entre les pistes.

En règle générale, les cartes mères modernes ont six couches : trois couches de signal, une couche de masse et deux plaques d'alimentation.

Cependant, le nombre de couches d'alimentation et de couches de signal peut varier en fonction des caractéristiques des cartes mères.

La disposition et la longueur des pistes sont extrêmement importantes pour le fonctionnement normal de tous les composants de l'ordinateur. Par conséquent, lors du choix d'une carte mère, une attention particulière doit être portée à la qualité de la carte de circuit imprimé et à la disposition des pistes. Ceci est particulièrement important si vous allez utiliser des composants informatiques avec des paramètres et des paramètres de fonctionnement non standard. Par exemple, overclockez le processeur ou la mémoire.

La carte de circuit imprimé contient tous les composants de la carte mère et les connecteurs pour connecter les cartes d'extension et les périphériques. La figure ci-dessous montre un schéma fonctionnel de l'emplacement des composants sur une carte de circuit imprimé.

Examinons de plus près tous les composants de la carte mère et commençons par le composant principal - le chipset.

3. Jeu de puces.

Un jeu de puces ou un jeu de logique système est le jeu de puces principal de la carte mère qui assure le fonctionnement combiné du processeur central, de la RAM, de la carte vidéo, des contrôleurs périphériques et d'autres composants connectés à la carte mère. C'est lui qui détermine les principaux paramètres de la carte mère: le type de processeur pris en charge, le volume, le canal et le type de RAM, la fréquence et le type du bus système et du bus mémoire, les ensembles de contrôleurs de périphériques, etc.

En règle générale, les chipsets modernes sont construits sur la base de deux composants, qui sont des chipsets séparés connectés l'un à l'autre par un bus à haut débit.

Cependant, récemment, il y a eu une tendance à combiner les ponts nord et sud en un seul composant, car le contrôleur de mémoire est de plus en plus intégré directement dans le processeur, déchargeant ainsi le pont nord et des canaux de communication de plus en plus rapides avec les périphériques et les cartes d'extension. apparaître. Et la technologie de fabrication des circuits intégrés se développe également, permettant de les rendre plus petits, moins chers et moins énergivores.

La combinaison du northbridge et du southbridge en un seul chipset améliore les performances du système en réduisant le temps d'interaction avec les périphériques et les composants internes précédemment connectés au southbridge, mais complique considérablement la conception du chipset, rend plus difficile la mise à niveau et augmente légèrement le coût de la carte mère .

Mais jusqu'à présent, la plupart des cartes mères sont fabriquées sur la base d'un chipset divisé en deux composants. Ces composants sont appelés le pont nord et sud.

Les noms Nord et Sud sont historiques. Ils indiquent l'emplacement des composants du chipset par rapport au bus PCI : le nord est plus haut et le sud est plus bas. Pourquoi un pont ? Ce nom a été donné aux chipsets pour les fonctions qu'ils remplissent : ils servent à connecter différents bus et interfaces.

Les raisons de diviser le chipset en deux parties sont les suivantes :

1. Différences dans les modes de fonctionnement à grande vitesse.

Le northbridge gère les composants les plus rapides et les plus sollicités. Ces composants incluent la carte graphique et la mémoire. Cependant, aujourd'hui, la plupart des processeurs ont un contrôleur de mémoire intégré, et beaucoup ont également un système graphique intégré, bien qu'il soit bien inférieur aux cartes vidéo discrètes, mais encore souvent utilisé dans les ordinateurs personnels, les ordinateurs portables et les netbooks à petit budget. Par conséquent, chaque année, la charge sur le northbridge est réduite, ce qui réduit la nécessité de diviser le chipset en deux parties.

2. Mise à jour plus fréquente des normes de la périphérie que des parties principales de l'ordinateur.

Les normes des bus de communication avec mémoire, carte vidéo et processeur changent beaucoup moins souvent que les normes de communication avec les cartes d'extension et les périphériques. Cela permet, en cas de changement de l'interface de communication avec des périphériques ou de développement d'un nouveau canal de communication, de ne pas changer tout le chipset, mais de remplacer uniquement le pont sud. De plus, le northbridge fonctionne avec des appareils plus rapides et est plus complexe que le southbridge, puisque les performances globales du système dépendent largement de son fonctionnement. Donc le changer coûte cher et un dur travail. Mais, malgré cela, il y a une tendance à combiner les ponts nord et sud en un seul circuit intégré.

3.1. Principales fonctions du pont nord.

Le Northbridge, comme son nom l'indique, remplit les fonctions de contrôle et de direction du flux de données à partir de 4 bus :

Communication par bus avec le processeur ou le bus système.
Les bus de communication avec la mémoire.
Bus de communication avec la carte graphique.
Bus de communication avec le pont sud.

Conformément aux fonctions exercées, le pont nord a été aménagé. Il se compose d'une interface de bus système, d'une interface de bus de communication southbridge, d'un contrôleur de mémoire, d'une interface de bus de communication de carte graphique.

À l'heure actuelle, la plupart des processeurs ont un contrôleur de mémoire intégré, de sorte que la fonction de contrôleur de mémoire peut être considérée comme obsolète pour le northbridge. Et étant donné qu'il existe de nombreux types de RAM, nous choisirons un article séparé pour décrire la mémoire et la technologie de son interaction avec le processeur.

Dans les ordinateurs économiques, un système graphique est parfois intégré au pont nord. Cependant, à l'heure actuelle, la pratique la plus courante consiste à installer système graphique directement au processeur, cette fonctionnalité northbridge sera donc également considérée comme obsolète.

Ainsi, la tâche principale du chipset est de distribuer avec compétence et rapidité toutes les requêtes du processeur, de la carte vidéo et du southbridge, de définir des priorités et de créer, si nécessaire, une file d'attente. De plus, il doit être équilibré de manière à réduire autant que possible les temps d'arrêt lors de la tentative d'accès aux composants informatiques de certaines ressources.

Examinons plus en détail les interfaces de communication existantes avec le processeur, la carte graphique et le pont sud.

3.1.1. Interfaces de communication avec le processeur.

À l'heure actuelle, il existe les interfaces suivantes pour connecter le processeur au northbridge : FSB, DMI, HyperTransport, QPI.

FSB (bus frontal)- le bus système utilisé pour connecter le CPU au northbridge dans les années 1990 et 2000. FSB a été développé par Intel et a d'abord été utilisé dans les ordinateurs basés sur des processeurs Pentium.

La fréquence du bus FSB est l'un des paramètres les plus importants de l'ordinateur et détermine en grande partie les performances de l'ensemble du système. Elle est généralement plusieurs fois inférieure à la fréquence du processeur.

Les fréquences auxquelles le processeur central et le bus système fonctionnent ont une fréquence de référence commune et sont calculées sous une forme simplifiée comme Vp = Vo*k, où Vp est la fréquence de fonctionnement du processeur, Vo est la fréquence de référence, k est le multiplicateur. Typiquement, dans les systèmes modernes, la fréquence de référence est égale à la fréquence du FSB.

La plupart des cartes mères vous permettent d'augmenter manuellement la fréquence ou le multiplicateur du bus système en modifiant les paramètres dans le BIOS. Dans les cartes mères plus anciennes, ces paramètres ont été modifiés en échangeant des cavaliers. L'augmentation de la fréquence ou du multiplicateur du bus système augmente les performances de l'ordinateur. Cependant, dans la plupart des processeurs modernes de la catégorie de prix moyen, le multiplicateur est verrouillé et le seul moyen d'améliorer les performances d'un système informatique consiste à augmenter la fréquence du bus système.

La fréquence FSB est progressivement passée de 50 MHz pour les processeurs Intel Pentium et AMD K5 au début des années 1990 à 400 MHz pour les processeurs Xeon et Core 2 à la fin des années 2000. Dans le même temps, la bande passante est passée de 400 Mbps à 12800 Mbps.

Le FSB a été utilisé dans les processeurs Atom, Celeron, Pentium, Core 2 et Xeon jusqu'en 2008. Pour le moment, ce bus a été remplacé par les bus système DMI, QPI et Hyper Transport.

HyperTransport– un bus point à point universel haut débit à faible latence, utilisé pour connecter le processeur au northbridge. Le bus HyperTransport est bidirectionnel, c'est-à-dire que sa propre ligne de communication est allouée pour l'échange dans chaque sens. De plus, il fonctionne sur la technologie DDR (Double Data Rate), transmettant des données à la fois sur le front et sur la chute de l'impulsion d'horloge.

La technologie a été développée par le consortium HyperTransport Technology dirigé par AMD. Il convient de noter que la norme HyperTransport est ouverte, ce qui permet à diverses entreprises de l'utiliser dans leurs appareils.

La première version d'HyperTransport a été introduite en 2001, et permettait d'échanger à une vitesse de 800 MTP/s (800 Mega Transactions par seconde soit 838860800 échanges par seconde) avec un débit maximum de 12,8 Go/s. Mais déjà en 2004, une nouvelle modification du bus HyperTransport (v.2.0) est sortie, fournissant 1,4 GTr/s avec un débit maximum de 22,4 Go/s, soit près de 14 fois plus que les capacités du bus FSB.

Le 18 août 2008, la modification 3.1 est sortie, fonctionnant à une vitesse de 3,2 GTr/s, avec un débit de 51,6 Go/s. Il s'agit actuellement de la version la plus rapide du bus HyperTransport.

La technologie HyperTransport est très flexible et vous permet de faire varier à la fois la fréquence du bus et sa profondeur de bits. Cela vous permet de l'utiliser non seulement pour connecter le processeur au pont nord et à la RAM, mais également dans les appareils lents. Dans le même temps, la possibilité de réduire la profondeur de bits et la fréquence entraîne des économies d'énergie.

La fréquence d'horloge de bus minimale est de 200 MHz, tandis que les données seront transférées à une vitesse de 400 MTP / s, grâce à la technologie DDR, et la profondeur de bits minimale est de 2 bits. Avec les paramètres minimum, le débit maximum sera de 100 Mo/s. Toutes les fréquences et profondeurs de bits prises en charge suivantes sont des multiples de la fréquence d'horloge et de la profondeur de bits minimales jusqu'à la vitesse - 3,2 GTr/s et la profondeur de bits - 32 bits, pour la révision HyperTransport v 3.1.

DMI (interface multimédia directe)– un bus série point à point utilisé pour connecter le processeur au chipset et pour connecter le southbridge du chipset au northbridge. Développé par Intel en 2004.

4 canaux DMI sont généralement utilisés pour communiquer avec le chipset, offrant un débit maximal allant jusqu'à 10 Go/s pour la révision DMI 1.0, et 20 Go/s pour la révision DMI 2.0, introduite en 2011. Dans les systèmes mobiles économiques, un bus avec deux canaux DMI peut être utilisé, ce qui réduit la bande passante de moitié par rapport à une option à 4 canaux.

Souvent, dans les processeurs qui communiquent avec le chipset via le bus DMI, avec un contrôleur de mémoire, un contrôleur de bus PCI Express est intégré, ce qui permet une interaction avec la carte vidéo. Dans ce cas, il n'y a pas besoin de northbridge et le chipset ne remplit que les fonctions d'interaction avec les cartes d'extension et les périphériques. Avec cette architecture de la carte mère, un canal haut débit n'est pas nécessaire pour interagir avec le processeur, et la bande passante du bus DMI est plus que suffisante.

QPI (Interconnexion QuickPath)– un bus série point à point utilisé pour faire communiquer les processeurs entre eux et avec le chipset. Introduit par Intel en 2008 et utilisé dans les processeurs HiEnd tels que Xeon, Itanium et Core i7.

Le bus QPI est bidirectionnel, c'est-à-dire qu'il existe un canal séparé pour l'échange dans chaque direction, dont chacun se compose de 20 lignes de communication. Par conséquent, chaque canal est de 20 bits, dont seulement 16 bits par charge utile. Le bus QPI fonctionne à des vitesses de 4,8 et 6,4 GTr/s, tandis que le débit maximal est de 19,2 et 25,6 Go/s, respectivement.

Nous avons brièvement passé en revue les principales interfaces de communication entre le processeur et le chipset. Considérons ensuite les interfaces de communication du North Bridge avec une carte graphique.

3.1.2. Interfaces de communication avec l'adaptateur graphique.

Au début, un bus commun ICA, VLB, puis PCI était utilisé pour communiquer avec le GPU, mais très vite la bande passante de ces bus n'était plus suffisante pour travailler avec les graphiques, surtout après la généralisation des graphiques en trois dimensions, ce qui nécessite une énorme puissance de calcul et une bande passante de bus élevée pour les textures de transmission et les paramètres d'image.

Les bus communs ont été remplacés par un bus AGP spécialisé, optimisé pour fonctionner avec un contrôleur graphique.

AGP (port graphique accéléré)- un bus 32 bits spécialisé pour travailler avec une carte graphique, développé en 1997 par Intel.

Le bus AGP fonctionnait à une fréquence d'horloge de 66 MHz et prenait en charge deux modes de fonctionnement : avec la mémoire DMA (Direct Memory Access) et la mémoire DME (Direct in Memory Execute).

En mode DMA, la mémoire intégrée à l'adaptateur vidéo était considérée comme la mémoire principale, et en mode DME, la mémoire de la carte vidéo, qui, avec la mémoire principale, se trouvait dans un espace d'adressage unique, et l'adaptateur vidéo pouvait accéder à la fois à la mémoire intégrée et à la mémoire principale de l'ordinateur.

La présence du mode DME a permis de réduire la quantité de mémoire intégrée à l'adaptateur vidéo et donc de réduire son coût. Le mode mémoire DME est appelé texturation AGP.

Cependant, très vite, la bande passante du bus AGP n'était plus suffisante pour fonctionner en mode DME, et les fabricants ont commencé à augmenter la quantité de mémoire intégrée. Bientôt, l'augmentation de la mémoire intégrée a cessé d'aider et la bande passante du bus AGP est devenue catégoriquement insuffisante.

La première version du bus AGP, AGP 1x, fonctionnait à une fréquence d'horloge de 66 MHz et avait un taux de transfert de données maximal de 266 Mo / s, ce qui n'était pas suffisant pour un fonctionnement à part entière en mode DME et ne dépassait pas la vitesse de son prédécesseur, le bus PCI (PCI 2.1 - 266 Mo/s). Par conséquent, presque immédiatement, le bus a été finalisé et le mode de transfert de données a été introduit à l'avant et la chute de l'impulsion d'horloge, ce qui, à la même fréquence d'horloge de 66 MHz, a permis d'obtenir un débit de 533 Mo/s. . Ce mode s'appelait AGP 2x.

La première révision d'AGP 1.0 introduite sur le marché prenait en charge les modes de fonctionnement AGP 1x et AGP 2x.

En 1998, une nouvelle révision du bus, AGP 2.0, a été introduite, prenant en charge le mode de fonctionnement AGP 4x, dans lequel 4 blocs de données étaient déjà transférés par cycle, en conséquence, le débit a atteint 1 Go / s.

Dans le même temps, la fréquence d'horloge de référence du bus n'a pas changé et est restée égale à 66 MHz, et pour la possibilité de transmettre quatre blocs de données en un cycle, un signal supplémentaire a été introduit qui démarre de manière synchrone avec la fréquence d'horloge de référence, mais à une fréquence de 133 MHz. Les données ont été transmises selon la montée et la descente de l'impulsion d'horloge du signal supplémentaire.

Dans le même temps, la tension d'alimentation a été réduite de 3,3 V à 1,5 V, par conséquent, les cartes vidéo publiées uniquement pour la révision AGP 1.0 étaient incompatibles avec les cartes vidéo AGP 2.0 et les prochaines révisions du bus AGP.

En 2002, la révision 3.0 du bus AGP a été publiée. La référence du bus est toujours restée inchangée, mais l'impulsion d'horloge supplémentaire, qui a démarré de manière synchrone avec la référence, était déjà de 266 MHz. Dans le même temps, 8 blocs ont été transmis par 1 cycle de la fréquence de référence et la vitesse maximale était de 2,1 Go / s.

Mais, malgré toutes les améliorations apportées au bus AGP, les adaptateurs vidéo se sont développés plus rapidement et ont nécessité un bus plus efficace. Ainsi, le bus AGP a été remplacé par le bus PCI express.

PCI express est un bus série bidirectionnel point à point développé en 2002 par le groupe à but non lucratif PCI-SIG, qui comprenait des campagnes telles qu'Intel, Microsoft, IBM, AMD, Sun Microsystems et d'autres.

La tâche principale du bus PCI express est de remplacer le bus graphique AGP et le bus PCI universel parallèle.

La révision du bus PCI express 1.0 fonctionne à une fréquence d'horloge de 2,5 GHz, tandis que la bande passante totale d'un canal est de 400 Mo / s, car pour 8 bits de données transmis, il y a 2 bits de service et le bus est bidirectionnel, c'est-à-dire , l'échange va dans les deux sens simultanément. Le bus utilise généralement plusieurs canaux : 1, 2, 4, 8, 16 ou 32, selon la bande passante requise. Ainsi, les bus basés sur PCI express représentent généralement un ensemble de canaux de transmission de données série indépendants.

Ainsi, lors de l'utilisation du bus PCI Express, un bus à 16 canaux est généralement utilisé pour la communication avec les cartes vidéo, et un bus à canal unique est utilisé pour la communication avec les cartes d'extension.

Le débit total maximal théorique d'un bus à 32 canaux est de 12,8 Go/s. Dans le même temps, contrairement au bus PCI, qui répartissait la bande passante entre tous les périphériques connectés, le bus PCI express est construit sur le principe d'une topologie en étoile, et chaque périphérique connecté est propriétaire exclusif de la totalité de la bande passante du bus.

Dans la révision PCI express 2.0, introduite le 15 janvier 2007, la bande passante du bus a été doublée. Pour un canal de bus, le débit total était de 800 Mo/s, et pour un bus à 32 canaux, de 25,6 Go/s.

Dans la révision de PCI express 3.0, présentée en novembre 2010, la bande passante du bus a été multipliée par 2, le nombre maximal de transactions est passé de 5 à 8 milliards et le débit maximal a été multiplié par 2, en raison d'un changement dans le principe de codage de l'information, dans lequel chaque 129 bits de données n'a que 2 bits de service, soit 13 fois moins que dans les révisions 1.0 et 2.0. Ainsi, pour un canal de bus, le débit total est devenu 1,6 Go / s, et pour un bus à 32 canaux - 51,2 Go / s.

Cependant, PCI express 3.0 vient tout juste d'entrer sur le marché, et les premières cartes mères supportant ce bus ont commencé à apparaître fin 2011, et la production en série d'appareils supportant le bus PCI express 3.0 est prévue pour 2012.

Il convient de noter qu'à l'heure actuelle, la bande passante de PCI express 2.0 est tout à fait suffisante pour le fonctionnement normal des adaptateurs vidéo et que la transition vers PCI express 3.0 n'entraînera pas d'augmentation significative des performances de la combinaison processeur-carte vidéo. Mais, comme on dit, attendez et voyez.

Dans un avenir proche, nous prévoyons de publier une révision de PCI express 4.0, dans laquelle la vitesse sera multipliée par 2.

Récemment, il y a eu une tendance à intégrer l'interface PCI Express directement dans le processeur. Généralement, ces processeurs ont également un contrôleur de mémoire intégré. En conséquence, il n'y a pas besoin de pont nord et le chipset est construit sur la base d'un seul circuit intégré, dont la tâche principale est de fournir une interaction avec les cartes d'extension et les périphériques.

Ceci conclut l'examen des interfaces de communication du pont nord avec l'adaptateur vidéo et procède à l'examen des interfaces de communication du pont nord avec le sud.

3.1.3. Interfaces de communication avec le pont sud.

Pendant assez longtemps, le bus PCI a été utilisé pour connecter le pont nord au pont sud.

PCI (Peripheral Component Interconnect) est un bus permettant de connecter des cartes d'extension à la carte mère, développé en 1992 par Intel. Il a également été utilisé pendant longtemps pour relier le pont nord au sud. Cependant, à mesure que les performances des cartes d'extension augmentaient, sa bande passante devenait insuffisante. Il a été supplanté par des pneus plus performants dans un premier temps pour les tâches de liaison des ponts nord et sud, et dans dernières années et pour la communication avec les cartes d'extension, ils ont commencé à utiliser un bus plus rapide - PCI express.

Les principales caractéristiques techniques du bus PCI sont les suivantes :

révision	1.0	2.0	2.1	2.2	2.3
date de sortie	1992	1993	1995	1998	2002
Peu profond	32	32	32/64	32/64	32/64
La fréquence	33 MHz	33 MHz	33/66 MHz	33/66 MHz	33/66 MHz
Bande passante	132 Mo/s	132 Mo/s	132/264/528 Mo/s	132/264/528 Mo/s	132/264/528 Mo/s
Tension du signal	5V	5V	5/3.3V	5/3.3V	5/3.3V
Échange à chaud	Non	Non	Non	il y a	il y a

Il existe d'autres révisions des bus PCI, par exemple, pour une utilisation dans les ordinateurs portables et autres appareils portables, ou des options de transition entre les révisions majeures, mais comme pour le moment l'interface PCI a été presque remplacée par des bus plus rapides, je ne décrirai pas en détail le caractéristiques de toutes les révisions.

Lorsque vous utilisez un bus pour connecter le pont nord et sud, le schéma fonctionnel de la carte mère ressemblera à ceci :

Comme on peut le voir sur la figure, les ponts nord et sud étaient connectés au bus PCI au même titre que les cartes d'extension. La bande passante du bus était partagée entre tous les appareils qui y étaient connectés et, par conséquent, la bande passante maximale déclarée était réduite non seulement par les informations de service transmises, mais également par les appareils concurrents connectés au bus. En conséquence, au fil du temps, la bande passante du bus a commencé à augmenter et, pour la communication entre les ponts nord et sud, des bus tels que la liaison hub, DMI, HyperTransport ont commencé à être utilisés et le bus PCI est resté pendant une courte période en tant que connexion avec des cartes d'extension.

Le bus de liaison hub a été le premier à remplacer PCI.

bus hublink– Un bus point à point 8 bits développé par Intel. Le bus fonctionne à une fréquence de 66 MHz et transfère 4 octets par horloge, ce qui vous permet d'obtenir un débit maximal de 266 Mo/s.

L'introduction du bus hublink a changé l'architecture de la carte mère et a déchargé le bus PCI. Le bus PCI n'a été utilisé que pour la communication avec les périphériques et les cartes d'extension, et le bus hublink n'a été utilisé que pour la communication avec le northbridge.

La bande passante du bus hublink était comparable à la bande passante du bus PCI, mais du fait qu'il n'avait pas à partager un canal avec d'autres appareils et que le bus PCI était déchargé, la bande passante était tout à fait suffisante. Mais la technologie informatique ne s'arrête pas, et le bus hublink n'est pratiquement pas utilisé pour le moment, en raison d'une vitesse insuffisante. Il a été remplacé par des bus tels que DMI et HyperTransport.

Une brève description du bus DMI et de l'HyperTransport a été donnée dans la section, je ne la répéterai donc pas.

Il y avait d'autres interfaces pour connecter le pont nord au sud, mais la plupart d'entre elles sont déjà désespérément obsolètes ou rarement utilisées, nous ne nous concentrerons donc pas sur elles. Ceci conclut l'examen des principales fonctions et de la structure du pont nord et passe au pont sud.

3.2. Les principales fonctions du pont sud.

Le pont sud est chargé d'organiser l'interaction avec les composants informatiques lents : cartes d'extension, périphériques, périphériques d'entrée-sortie, canaux d'échange machine à machine, etc.

Autrement dit, le Southbridge relaie les données et les demandes des appareils qui lui sont connectés au Northbridge, qui les transfère au processeur ou à la RAM, et reçoit les commandes du processeur et les données de la RAM du Northbridge, et les relaie aux appareils qui lui sont connectés.

Le pont sud comprend :

Contrôleur de bus de communication Northbridge (PCI, hublink, DMI, HyperTransport, etc.);

Contrôleur de bus de communication avec cartes d'extension (PCI, PCIe, etc.);

Contrôleur de lignes de communication avec des périphériques et d'autres ordinateurs (USB, FireWire, Ethernet, etc.);

Contrôleur de bus de communication de disque dur (ATA, SATA, SCSI, etc.);

Contrôleur de bus de communication avec des périphériques lents (bus ISA, LPC, SPI, etc.).

Examinons de plus près les interfaces de communication utilisées par le pont sud et les contrôleurs de périphériques qui y sont intégrés.

Nous avons déjà considéré les interfaces de communication du pont nord avec le sud. Par conséquent, nous passerons immédiatement aux interfaces de communication avec les cartes d'extension.

3.2.1. Interfaces de communication avec cartes d'extension.

Pour le moment, les principales interfaces d'échange avec les cartes d'extension sont PCI et PCIexpress. Cependant, l'interface PCI est activement remplacée et, dans les prochaines années, elle disparaîtra pratiquement dans l'histoire et ne sera utilisée que dans certains ordinateurs spécialisés.

J'ai déjà donné une description et de brèves caractéristiques des interfaces PCI et PCIexpress dans cet article, je ne vais donc pas me répéter. Passons directement à l'examen des interfaces de communication avec les périphériques, les périphériques d'entrée-sortie et d'autres ordinateurs.

3.2.2. Interfaces de communication avec des périphériques, des périphériques d'entrée-sortie et d'autres ordinateurs.

Il existe une grande variété d'interfaces pour la communication avec des périphériques et d'autres ordinateurs, les plus courantes d'entre elles étant intégrées à la carte mère, mais vous pouvez également ajouter n'importe laquelle des interfaces à l'aide de cartes d'extension connectées à la carte mère via le bus PCI ou PCIexpress.

j'apporterai brève description et les caractéristiques des interfaces les plus populaires.

USB (bus série universel)- un canal de transmission de données série universel pour connecter des périphériques à vitesse moyenne et basse vitesse à un ordinateur.

Le bus est strictement orienté et se compose d'un contrôleur de canal et de plusieurs terminaux qui lui sont connectés. En règle générale, les contrôleurs de canaux USB sont intégrés au pont sud de la carte mère. Les cartes mères modernes peuvent accueillir jusqu'à 12 contrôleurs de canaux USB avec deux ports chacun.

Il n'est pas possible de connecter deux contrôleurs de canaux ou deux périphériques ensemble, vous ne pouvez donc pas connecter directement deux ordinateurs ou deux périphériques l'un à l'autre via USB.

Cependant, des dispositifs supplémentaires peuvent être utilisés pour communiquer entre deux contrôleurs de canaux. Par exemple, un émulateur d'adaptateur Ethernet. Deux ordinateurs s'y connectent via USB, et tous deux voient l'appareil final. Un adaptateur Ethernet relaie les données reçues d'un ordinateur à un autre en émulant le protocole réseau Ethernet. Cependant, il est nécessaire d'installer des pilotes spécifiques pour l'émulateur de l'adaptateur Ethernet sur chaque ordinateur connecté.

L'interface USB a des lignes électriques intégrées, ce qui permet d'utiliser des appareils sans leur propre alimentation ou de recharger simultanément les batteries d'appareils terminaux, tels que des téléphones, tout en échangeant des données.

Cependant, si un concentrateur USB est utilisé entre le contrôleur de canal et l'appareil final, il doit disposer d'une alimentation externe supplémentaire pour fournir à tous les appareils qui lui sont connectés l'alimentation requise par la norme d'interface USB. Si vous utilisez un concentrateur USB sans source d'alimentation supplémentaire, si vous connectez plusieurs appareils sans leurs propres sources d'alimentation, ils ne fonctionneront probablement pas.

L'USB prend en charge le branchement à chaud des périphériques finaux. Ceci est possible grâce au contact de terre plus long que les contacts de signal. Par conséquent, lors de la connexion du terminal, les contacts de masse sont d'abord fermés et la différence de potentiel entre l'ordinateur et le terminal est égalisée. Par conséquent, une connexion supplémentaire des conducteurs de signal ne conduit pas à une surtension.

Il existe actuellement trois révisions majeures de l'interface USB (1.0, 2.0 et 3.0). De plus, ils sont compatibles de bas en haut, c'est-à-dire que les appareils conçus pour la révision 1.0 fonctionneront avec l'interface de révision 2.0, respectivement, les appareils conçus pour USB 2.0 fonctionneront avec USB 3.0, mais les appareils pour USB 3.0 ne fonctionneront probablement pas avec Interface USB 2.0.

Considérez les principales caractéristiques de l'interface, en fonction de la révision.

USB 1.0 est la première version de l'interface USB, sortie en novembre 1995. En 1998, la révision a été finalisée, les erreurs et les lacunes ont été éliminées. La révision USB 1.1 qui en a résulté a été la première à être largement adoptée.

Les spécifications des révisions 1.0 et 1.1 sont les suivantes :

Taux de transfert de données - jusqu'à 12 Mbps (mode pleine vitesse) ou 1,5 Mbps (mode basse vitesse);

La longueur maximale du câble est de 5 mètres pour le mode basse vitesse et de 3 mètres pour le mode pleine vitesse ;

USB 2.0 est une révision publiée en avril 2000. La principale différence par rapport à la version précédente est l'augmentation vitesse de pointe transfert de données jusqu'à 480 Mbps. En pratique, en raison des délais importants entre la demande de transmission de données et le début de la transmission, des débits de 480 Mbps ne peuvent pas être atteints.

Les spécifications techniques de la révision 2.0 sont les suivantes :

Taux de transfert de données - jusqu'à 480 Mbps (haute vitesse), jusqu'à 12 Mbps (mode pleine vitesse) ou jusqu'à 1,5 Mbps (mode basse vitesse);

Transmission de données synchrone (sur demande);

Echange semi-duplex (la transmission simultanée n'est possible que dans un sens);

La longueur maximale du câble est de 5 mètres ;

Le nombre maximum d'appareils connectés à un contrôleur (y compris les multiplicateurs) est de 127 ;

Il est possible de connecter des appareils fonctionnant dans différents modes de bande passante à un contrôleur USB ;

Tension d'alimentation pour périphériques - 5 V ;

Courant maximal - 500 mA ;

Le câble se compose de quatre lignes de communication (deux lignes pour recevoir et transmettre des données et deux lignes pour alimenter des périphériques) et une tresse de masse.

USB 3.0 est une révision publiée en novembre 2008. Dans la nouvelle révision, la vitesse a été augmentée d'un ordre de grandeur, jusqu'à 4800 Mbps, et l'intensité du courant a presque doublé, jusqu'à 900 mA. Dans le même temps, l'apparence des connecteurs et des câbles a beaucoup changé, mais la compatibilité ascendante est restée. Ceux. les appareils qui fonctionnent avec USB 2.0 pourront se connecter au connecteur 3.0 et fonctionneront.

Les spécifications techniques de la révision 3.0 sont les suivantes :

Taux de transfert de données - jusqu'à 4800 Mbps (mode SuperSpeed ), jusqu'à 480 Mbps (mode Hi-speed), jusqu'à 12 Mbps (mode Full-Speed ) ou jusqu'à 1,5 Mbps (Low-Speed mode) );

Architecture à double bus (bus basse vitesse/pleine vitesse/haute vitesse et bus SuperSpeed séparé);

Transfert de données asynchrone ;

Echange duplex en mode SuperSpeed (la transmission et la réception simultanées des données sont possibles) et simplex dans les autres modes.

La longueur maximale du câble est de 3 mètres ;

Le nombre maximum d'appareils connectés à un contrôleur (y compris les multiplicateurs) est de 127 ;

Tension d'alimentation pour périphériques - 5 V ;

Courant maximal - 900 mA;

Système de gestion de l'alimentation amélioré pour économiser de l'énergie lorsque les appareils finaux sont inactifs ;

Le câble se compose de huit lignes de communication. Les quatre lignes de communication sont les mêmes qu'en USB 2.0. Deux lignes de communication supplémentaires pour la réception de données et deux pour la transmission SuperSpeed, et deux tresses de masse : une pour les câbles de données Low-Speed / Full-Speed / High-Speed et une pour les câbles, utilisés en SuperSpeed mode.

IEEE 1394 (Institut des ingénieurs électriciens et électroniciens) est une norme de bus série à grande vitesse adoptée en 1995. Les pneus conçus selon cette norme sont nommés différemment par différentes entreprises. Apple a FireWire, Sony a i.LINK, Yamaha a mLAN, Texas Instruments a Lynx, Creative a SB1394, etc. De ce fait, des confusions surviennent souvent, mais malgré les noms différents, il s'agit du même bus fonctionnant selon la même norme.

Ce bus est conçu pour connecter des périphériques à haut débit tels que des disques durs externes, des caméscopes numériques, des synthétiseurs musicaux, etc.

Les principales caractéristiques techniques du pneu sont les suivantes :

Le taux de transfert de données maximum varie de 400 Mbps, pour la révision IEEE 1394, à 3,2 Gbps, pour la révision IEEE 1394b ;

La longueur de communication maximale entre deux appareils varie de 4,5 mètres pour la révision IEEE 1394 à 100 mètres pour la révision IEEE 1394b et les versions antérieures ;

Le nombre maximum d'appareils connectés en série à un contrôleur est de 64, y compris les concentrateurs IEEE. Dans ce cas, tous les appareils connectés partagent la bande passante du bus. Chaque concentrateur IEEE peut connecter jusqu'à 16 appareils supplémentaires. Au lieu de connecter un appareil, vous pouvez connecter un cavalier de bus, à travers lequel vous pouvez connecter 63 autres appareils. Au total, vous pouvez connecter jusqu'à 1023 cavaliers de bus, ce qui vous permettra d'organiser un réseau de 64 449 appareils. Plus d'appareils ne peuvent pas être connectés car dans la norme IEEE 1394, chaque appareil a une adresse 16 bits ;

Capacité à mettre en réseau plusieurs ordinateurs ;

Connexion et déconnexion à chaud des appareils ;

Possibilité d'utiliser des appareils alimentés par bus qui n'ont pas leur propre alimentation. Dans ce cas, l'intensité maximale du courant est de 1,5 ampères et la tension est de 8 à 40 volts.

ethernet- une norme pour la construction de réseaux informatiques basée sur la technologie des données par paquets, développée en 1973 par Robert Metclough de Xerox PARC Corporation.

La norme définit les types de signaux électriques et les règles de connexions filaires, décrit les formats de trame et les protocoles de transfert de données.

Il existe des dizaines de révisions différentes de la norme, mais la plus courante aujourd'hui est un groupe de normes : Fast Ethernet et Gigabit Ethernet.

Fast Ethernet permet un transfert de données à des vitesses allant jusqu'à 100 Mbps. Et la portée de transmission de données dans un segment de réseau sans répéteurs est de 100 mètres (groupe standard 100BASE-T utilisant une paire torsadée pour la transmission de données) à 10 kilomètres (groupe standard 100BASE-FX utilisant une fibre monomode pour la transmission de données).

Gigabit Ethernet fournit des taux de transfert de données jusqu'à 1 Gbps. Et la portée de transmission de données dans un segment de réseau sans répéteurs est de 100 mètres (groupe standard 1000BASE-T, utilisant quatre paires torsadées pour la transmission de données) à 100 kilomètres (groupe standard 1000BASE-LH, utilisant une fibre monomode pour la transmission de données).

Pour transférer de grandes quantités d'informations, il existe des normes Ethernet à dix, quarante et cent gigabits, fonctionnant sur la base de lignes de communication à fibre optique. Mais plus de détails sur ces normes et sur la technologie Ethernet en général seront décrits dans un article séparé sur la communication machine à machine.

Wifi- une ligne de communication sans fil créée en 1991 par la société néerlandaise NCR Corporation / AT&T. Le Wi-Fi est basé sur la norme IEEE 802.11. et est utilisé à la fois pour la communication avec des périphériques et pour l'organisation de réseaux locaux.

Le Wi-Fi permet de connecter deux ordinateurs ou un ordinateur et un périphérique directement en utilisant la technologie point à point, ou d'organiser un réseau à l'aide d'un point d'accès, auquel plusieurs périphériques peuvent se connecter en même temps.

Le taux de transfert de données maximal dépend de la révision de la norme IEEE 802.11 utilisée, mais en pratique, il sera nettement inférieur aux paramètres déclarés, en raison des frais généraux, de la présence d'obstacles sur le chemin de propagation du signal, de la distance entre la source du signal et le récepteur, et d'autres facteurs. En pratique, le débit moyen sera au mieux 2 à 3 fois inférieur au débit maximum déclaré.

Selon la révision de la norme, le débit Wi-Fi est le suivant :

Révision standard	Fréquence d'horloge	Puissance maximale revendiquée	Débit de données moyen en pratique	Portée de communication intérieur/extérieur
802.11a	5 GHz	54 Mbit/s	18,4 Mbit/s	35/120 mètres
802.11b	2,4 GHz	11 Mbit/s	3,2 Mbit/s	38/140 m
802.11g	2,4 GHz	54 Mbit/s	15,2 Mbit/s	38/140 m
802.11n	2,4 ou 5 GHz	600 Mbit/s	59,2 Mbit/s	70/250 mètres

Il existe de nombreuses autres interfaces pour communiquer avec des périphériques et organiser des réseaux locaux. Cependant, ils sont rarement intégrés à la carte mère et sont généralement utilisés comme cartes d'extension. Par conséquent, ces interfaces, ainsi que celles décrites ci-dessus, seront considérées dans l'article consacré à l'interaction machine à machine, et passons maintenant à la description des interfaces de communication du pont sud avec les disques durs.

3.2.3. Le bus de communication Southbridge s'interface avec les disques durs.

Initialement, l'interface ATA était utilisée pour communiquer avec les disques durs, mais plus tard, elle a été supplantée par les interfaces SATA et SCSI plus pratiques et modernes. Nous donnons un bref aperçu de ces interfaces.

ATA (Advanced Technology Attachment) ou PATA (ATA parallèle) est une interface de communication parallèle développée en 1986 par Western Digital. À cette époque, il s'appelait IDE (Integrated Drive Electronics), mais plus tard, il a été renommé ATA, et avec l'avènement de l'interface SATA en 2003, PATA a été renommé PATA.

L'utilisation de l'interface PATA implique que le contrôleur de disque dur ne soit pas situé sur la carte mère ou sous la forme d'une carte d'extension, mais soit intégré au disque dur lui-même. Sur la carte mère, à savoir dans le pont sud, il n'y a qu'un contrôleur de canal PATA.

Pour connecter des disques durs avec une interface PATA, un câble à 40 fils est généralement utilisé. Avec l'introduction du mode PATA/66, sa version 80 fils est apparue. La longueur maximale de la boucle est de 46 cm Deux appareils peuvent être connectés à une boucle, l'un d'eux devant être le maître et l'autre l'esclave.

Il existe plusieurs révisions de l'interface PATA, qui diffèrent par la vitesse de transfert des données, les modes de fonctionnement et d'autres fonctionnalités. Vous trouverez ci-dessous les principales révisions de l'interface PATA.

En pratique, la bande passante du bus est bien inférieure à la bande passante théorique déclarée, en raison de la surcharge d'organisation du protocole d'échange et d'autres retards. De plus, si deux disques durs sont connectés au bus, alors la bande passante sera partagée entre eux.

En 2003, l'interface SATA a remplacé l'interface PATA.

SATA (ATA série)- une interface série pour connecter le pont sud aux disques durs, développée en 2003.

Lors de l'utilisation de l'interface SATA, chaque disque est connecté avec son propre câble. De plus, le câble est beaucoup plus étroit et plus pratique que le câble utilisé dans l'interface PATA, et a une longueur maximale de 1 mètre. Un câble séparé alimente le disque dur.

Et même malgré le fait que le nombre total de câbles augmente par rapport à l'interface PATA, puisque chaque lecteur est connecté avec deux câbles, il y a beaucoup plus d'espace libre à l'intérieur de l'unité centrale. Cela conduit à une amélioration de l'efficacité du système de refroidissement, simplifie l'accès à divers éléments de l'ordinateur et l'unité centrale semble plus présentable de l'intérieur.

À l'heure actuelle, il existe trois révisions principales de l'interface SATA. Le tableau ci-dessous présente les principaux paramètres de révision.

Séparée de ces interfaces se trouve l'interface SCSI.

SCSI (Small Computer System Interface)- un bus universel pour connecter des périphériques à haut débit tels que des disques durs, des lecteurs DVD et Blue-Ray, des scanners, des imprimantes, etc. Le bus a une bande passante élevée, mais il est complexe et coûteux. Par conséquent, il est principalement utilisé dans les serveurs et les systèmes informatiques industriels.

La première révision de l'interface a été introduite en 1986. À l'heure actuelle, il existe environ 10 révisions de pneus. Le tableau ci-dessous présente les principaux paramètres des révisions les plus populaires.

Révision de l'interface	Peu profond	Fréquence des communications	Max. débit	Longueur de câble (m)	Max. nombre d'appareils	année de sortie
SCSI-1	8 bits	5 MHz	40 Mbit/s	6	8	1986
SCSI-2	8 bits	10 MHz	80 Mbit/s	3	8	1989
SCSI-3	8 bits	20 MHz	160 Mbit/s	3	8	1992
Ultra-2SCSI	8 bits	40 MHz	320 Mbit/s	12	8	1997
Ultra-3SCSI	16 bits	80 MHz	1,25 Gbit/s	12	16	1999
Ultra-320SCSI	16 bits	160 MHz	2,5 Gbit/s	12	16	2001
Ultra-640SCSI	16 bits	320 MHz	5 Gbit/s	12	16	2003

L'augmentation du débit d'une interface parallèle est associée à un certain nombre de difficultés et, tout d'abord, à la protection contre les interférences électromagnétiques. Et chaque ligne de communication est une source d'interférences électromagnétiques. Plus il y a de lignes de communication dans le bus parallèle, plus elles interfèrent les unes avec les autres. Plus la fréquence de transmission des données est élevée, plus les interférences électromagnétiques sont importantes et plus elles affectent la transmission des données.

En plus de ce problème, il en existe d'autres moins importants, tels que :

complexité et coût élevé de la production de bus parallèles ;
problèmes de transmission de données synchrones sur toutes les lignes de bus ;
la complexité du dispositif et le prix élevé des contrôleurs de bus ;
la complexité de l'organisation d'un appareil en duplex intégral ;
la complexité de doter chaque appareil de son propre bus, etc.

En conséquence, il est plus facile d'abandonner l'interface parallèle au profit d'une interface série avec une vitesse d'horloge plus élevée. Si nécessaire, plusieurs lignes de communication série peuvent être utilisées, éloignées les unes des autres et protégées par une tresse de blindage. Cela a été fait lors de la transition d'un bus PCI parallèle à un PCI express série, de PATA à SATA. Le bus SCSI a suivi le même chemin de développement. Ainsi en 2004, l'interface SAS est apparue.

SAS (Serial Attached SCSI) bus série point à point qui a remplacé le bus SCSI parallèle. Pour les échanges sur le bus SAS, le modèle de commande SCSI est utilisé, mais le débit est porté à 6 Gb/s (SAS révision 2, sortie en 2010).

En 2012, il est prévu de publier une révision de SAS 3, qui a une bande passante de 12 Gb / s, cependant, les appareils prenant en charge cette révision ne commenceront à apparaître en masse qu'en 2014.

N'oubliez pas non plus que le bus SCSI était partagé, vous permettant de connecter jusqu'à 16 périphériques, et que tous les périphériques partageaient la bande passante du bus. Et le bus SAS utilise une topologie point à point. Et, par conséquent, chaque appareil est connecté par sa propre ligne de communication et reçoit toute la bande passante du bus.

Le contrôleur SCSI et SAS est rarement intégré à la carte mère, car ils sont assez chers. Généralement, elles sont connectées en tant que cartes d'extension au bus PCI ou PCI express.

3.2.4. Interfaces de communication avec les composants lents de la carte mère.

Pour communiquer avec les composants lents de la carte mère, tels que la ROM personnalisée ou les contrôleurs d'interface à faible vitesse, des bus spécialisés sont utilisés, tels que : ISA, MCA, LPS et autres.

Le bus ISA (Industry Standard Architecture) est un bus 16 bits développé en 1981. ISA fonctionnait à une vitesse d'horloge de 8 MHz et avait un débit allant jusqu'à 8 Mo/s. Le pneu est obsolète depuis longtemps et n'est pas utilisé dans la pratique.

Une alternative au bus ISA était le bus MCA (Micro Channel Architecture), développé en 1987 par Intel. Ce bus était de 32 bits avec un taux de transfert de données de 10 MHz et une bande passante allant jusqu'à 40 Mbps. Technologie Plug and Play prise en charge. Cependant, la nature fermée du bus et la politique de licence stricte d'IBM l'ont rendu impopulaire. Pour le moment, le bus n'est pas utilisé dans la pratique.

Le véritable remplaçant d'ISA était le bus LPC (Low Pin Count), développé par Intel en 1998 et utilisé à ce jour. Le bus fonctionne à une fréquence d'horloge de 33,3 MHz, ce qui fournit un débit de 16,67 Mbps.

La bande passante du bus est assez petite, mais elle est tout à fait suffisante pour communiquer avec les composants lents de la carte mère. À l'aide de ce bus, un contrôleur multifonctionnel (Super I / O) est connecté au pont sud, qui comprend des contrôleurs pour les interfaces de communication lentes et les périphériques :

interface parallèle ;
interface série ;
port infrarouge;
Interface PS/2 ;
lecteur de disquettes et autres périphériques.

Le bus LPC donne également accès au BIOS, dont nous parlerons dans la prochaine partie de notre article.

4. BIOS (système d'entrée-sortie de base).

Le BIOS (Basic Input-Output System - système d'entrée-sortie de base) est un programme qui est flashé dans la mémoire morte (ROM). Dans notre cas, la ROM est intégrée à la carte mère, mais sa propre version du BIOS est présente dans presque tous les éléments de l'ordinateur (dans la carte vidéo, dans la carte réseau, les contrôleurs de disque, etc.), et en général dans presque tous les équipements électroniques (à la fois dans l'imprimante et dans un caméscope, et dans un modem, etc.).

Le BIOS de la carte mère est responsable de la vérification de la fonctionnalité des contrôleurs intégrés à la carte mère et de la plupart des périphériques qui y sont connectés (processeur, mémoire, carte vidéo, disques durs, etc.). L'autotest à la mise sous tension (POST) est vérifié lorsque l'ordinateur est sous tension.

Ensuite, le BIOS initialise les contrôleurs intégrés à la carte mère et certains périphériques qui leur sont connectés, et définit leurs paramètres de fonctionnement de base, par exemple, la fréquence du bus système, du processeur, du contrôleur RAM, des disques durs, des contrôleurs intégrés à la carte mère, etc. .d.

Si les contrôleurs et le matériel testés sont sains et configurés, le BIOS transfère le contrôle au système d'exploitation.

Les utilisateurs peuvent gérer la plupart des paramètres du BIOS et même les mettre à jour.

Une mise à jour du BIOS est très rarement nécessaire si, par exemple, les développeurs ont découvert et corrigé une erreur fondamentale dans le programme d'initialisation de l'un des périphériques, ou si la prise en charge d'un nouveau périphérique (par exemple, un nouveau modèle de processeur) est requise. Mais, dans la plupart des cas, la sortie d'un nouveau type de processeur ou de mémoire nécessite une «mise à niveau» cardinale de l'ordinateur. Disons "merci" aux fabricants d'électronique pour cela.

Pour configurer les paramètres du BIOS, un menu spécial est fourni, auquel vous pouvez accéder en appuyant sur la combinaison de touches indiquée sur l'écran du moniteur lors des tests POST. Habituellement, vous devez appuyer sur la touche DEL pour entrer dans le menu de configuration du BIOS.

Dans ce menu, vous pouvez régler Le temps du système, paramètres de fonctionnement des lecteurs de disque et des disques durs, augmenter (ou diminuer) la fréquence d'horloge du processeur, de la mémoire et du bus système, des bus de communication et configurer d'autres paramètres de fonctionnement de l'ordinateur. Cependant, vous devez être extrêmement prudent ici, car des paramètres mal définis peuvent entraîner des erreurs de fonctionnement ou même désactiver l'ordinateur.

Tous les paramètres du BIOS sont stockés dans une mémoire CMOS volatile, alimentée par une batterie ou un accumulateur installé sur la carte mère. Si la batterie ou l'accumulateur est vide, l'ordinateur peut ne pas s'allumer ou ne pas fonctionner correctement. Par exemple, l'heure du système sera mal réglée ou les paramètres de fonctionnement de certains appareils seront réglés.

5. Autres éléments de la carte mère.

En plus des éléments décrits ci-dessus, il y a un générateur de fréquence d'horloge sur la carte mère, composé d'un résonateur à quartz et d'un générateur d'horloge. Le générateur de fréquence d'horloge se compose de deux parties, car le résonateur à quartz n'est pas capable de générer des impulsions à la fréquence requise pour le fonctionnement des processeurs, de la mémoire et des bus modernes, de sorte que la fréquence d'horloge générée par le résonateur à quartz est modifiée à l'aide d'un générateur d'horloge qui multiplie ou divise les fréquences d'origine pour obtenir la fréquence souhaitée.

La tâche principale du générateur d'horloge de la carte mère est la formation d'un signal périodique très stable pour synchroniser le fonctionnement des éléments informatiques.

La fréquence des impulsions d'horloge détermine en grande partie la vitesse des calculs. Étant donné qu'un certain nombre de cycles est consacré à toute opération effectuée par le processeur, plus la fréquence d'horloge est élevée, plus les performances du processeur sont élevées. Naturellement, cela n'est vrai que pour les processeurs ayant la même microarchitecture, car des processeurs ayant des microarchitectures différentes peuvent nécessiter un nombre de cycles différent pour exécuter la même séquence d'instructions.

La fréquence d'horloge générée peut être augmentée, augmentant ainsi les performances de l'ordinateur. Mais ce processus comporte un certain nombre de dangers. Premièrement, avec une augmentation de la fréquence d'horloge, la stabilité du fonctionnement des composants informatiques diminue, par conséquent, après tout «overclocking» de l'ordinateur, des tests sérieux sont nécessaires pour vérifier la stabilité de son fonctionnement.

De plus, "l'overclocking" peut endommager les éléments de l'ordinateur. De plus, la défaillance des éléments ne sera très probablement pas instantanée. La durée de vie des éléments exploités dans des conditions autres que celles préconisées peut simplement être drastiquement réduite.

En plus du générateur d'horloge, il existe de nombreux condensateurs sur la carte mère pour assurer une circulation fluide de la tension. Le fait est que la consommation d'énergie des éléments informatiques connectés à la carte mère peut changer considérablement, en particulier lorsque le travail est suspendu et repris. Les condensateurs lissent ces surtensions, augmentant ainsi la stabilité et la durée de vie de tous les éléments informatiques.

Ce sont peut-être tous les composants principaux des cartes mères modernes, et cet examen du périphérique de la carte mère peut être complété.

La carte mère ("carte mère" / carte mère), ou, en d'autres termes, la carte système fait partie intégrante d'un ordinateur personnel. Par son apparence, il ressemble à une plaque de textolite ordinaire, où se trouvent en grand nombre des conducteurs en cuivre, des connecteurs, des interfaces et d'autres détails. Pour le dire dans une langue officielle sèche, la carte mère est l'unité d'assemblage principale.

Tous les composants d'un ordinateur personnel sont installés dans ses connecteurs et interfaces: le processeur principal, les cartes d'extension, une ou plusieurs cartes vidéo, la RAM, ainsi qu'un disque dur et d'autres lecteurs / lecteurs d'informations.

De plus, la carte mère est une sorte de conducteur pour les manipulateurs externes et les périphériques de service. Une souris, un clavier, des imprimantes, un moniteur, des scanners, des équipements de communication et d'autres périphériques sont connectés à divers connecteurs à l'arrière de la carte mère.

Pour que toute cette variété fonctionne comme il se doit, une source d'alimentation secondaire est nécessaire, c'est-à-dire que la carte de l'unité centrale doit être connectée à cette source à l'aide du connecteur d'origine. La plupart de ces interfaces sont équipées d'un "infaillible" spécial, où le récepteur a des clés en plastique et vous ne pouvez l'insérer que d'une seule manière correcte. D'autres connecteurs ont des principes de connexion similaires, c'est-à-dire que le fabricant s'est prudemment assuré que les composants coûteux ne tombent pas en panne en raison d'une mauvaise connexion. De nombreuses cartes mères éminentes se distinguent par de telles fonctionnalités: Asrock, MSI, Gigabyte, Asus et autres.

Facteurs de forme de la carte mère

Le facteur de forme de la carte mère détermine les points de fixation à l'unité centrale. Outre, différents types les cartes ont un emplacement distinctif des connecteurs d'alimentation, le nombre d'interfaces pour connecter les périphériques et les composants internes, ainsi que leur emplacement. Au total, vous pouvez lire trois principaux types de cartes mères. Presque toutes les marques qui, comme on dit, sont bien connues, prennent pleinement en charge ces normes, c'est-à-dire les cartes mères MSI, Asus, Samsung, Gigabyte Asrock, etc.

Facteurs de forme:

Mini-ITX. La plus petite taille de carte avec un nombre minimum d'interfaces et le plus souvent avec un processeur déjà intégré (option budget).
Micro ATX. La caractéristique de la carte mère est définie comme moyenne en termes de fonctionnalité. Diffère dans les tailles acceptables et est considéré la meilleure option pour un ordinateur personnel à domicile, mais avec un petit ensemble d'interfaces pour connecter des périphériques tiers. Le plus souvent, un chipset est installé sur une telle carte mère avec certaines restrictions, mais elles ne sont pas essentielles au bon fonctionnement d'un PC domestique.
Standard-ATX. Plus grande taille du groupe avec un ensemble complet de chipsets. Il dispose d'un nombre suffisant d'interfaces pour un travail à part entière avec toutes sortes de périphériques. Il offre une installation pratique et sans tracas ainsi qu'un large éventail d'options de connectivité.

Assurez-vous de prendre en compte le facteur de forme de la carte mère, ainsi que sa taille, si vous complétez vous-même l'unité centrale. Une carte mère mini-ITX peut être installée dans tous les cas, mais les autres types doivent correspondre à la taille de l'unité centrale.

Sockets pour processeurs ("Socket" / Socket)

Considérez certaines caractéristiques des sockets pour processeurs. Dans l'ensemble, la carte mère est une chose individuelle pour chaque processeur et vice versa. Veillez donc à prendre en compte les caractéristiques de ce connecteur lors du choix des composants, à savoir le processeur, de votre ordinateur.

La gamme typique d'interfaces de socket est assez large et un seul type convient à chaque ensemble de chipsets. Par exemple, une carte mère Gigabyte GA avec un kit AMD est étiquetée FX2, AM3 et AM3+. Autrement dit, en achetant n'importe quel processeur portant l'une de ces marques "Socket", vous pouvez facilement le connecter à cette carte mère. C'est la même chose avec les concurrents d'Intel : les marquages LGA 1150 et 1155 vous permettront de choisir le bon jeu de chipsets, par exemple, pour les cartes mères Samsung ou Asus.

BIOS (BIOS)

Ensuite, nous examinerons les caractéristiques distinctives de chaque carte mère. Peu importe l'ensemble dont vous disposez - la première ou la deuxième carte mère, ancienne ou nouvelle, etc. Dans tous les cas, elle contiendra une puce BIOS pour la systématisation de base des entrées et sorties (BIOS - Basic Input-Output System).

Toute carte mère (Gigabyte, Asus, Samsung, MSI et autres) comporte plusieurs sous-systèmes critiques qui doivent être correctement configurés. Certaines fonctionnalités peuvent être désactivées si, par exemple, vous n'avez pas besoin de l'accélérateur graphique intégré, car une carte vidéo externe est installée à bord.

Tous les paramètres du BIOS sont stockés dans une puce CMOS spéciale (plus d'informations ci-dessous). Il s'agit d'une sorte de dispositif de mémoire "pour les âges", fonctionnant sur une pile au lithium. Même si vous éteignez l'ordinateur pendant très longtemps, les données du CMOS seront conservées. Si nécessaire, vous pouvez "grossièrement" réinitialiser tous les paramètres en retirant la batterie de sous la puce. Ce moment ne peut pas être qualifié de critique, car tous les composants nécessaires pour démarrer un ordinateur tels que disque dur ou RAM sont détectés automatiquement - au moins dans les systèmes modernes (après 2006). La date et l'heure précédemment réglées seront naturellement réinitialisées.

Puce CMOS

Presque toutes les cartes mères (ASUS, Gigabyte, MSI et autres) contiennent une puce CMOS qui mémorise toutes les modifications apportées au BIOS. La puce elle-même consomme un courant extrêmement faible - un peu moins d'un microampère, de sorte que la charge de la batterie est plus que suffisante pour un an, voire plusieurs années.

Parfois, si l'élément est complètement installé, l'ordinateur peut refuser de démarrer. Dans ce cas, de nombreux maîtres novices pèchent immédiatement sur la carte mère. Afin d'éliminer ce cause possible(après une longue période d'inactivité de l'ordinateur), vous devez retirer la cellule de la batterie sous la puce CMOS et redémarrer le système. Si l'ordinateur démarrait ou commençait à montrer des signes de vie, le problème venait précisément de la batterie CMOS déchargée.

Il sera également utile de noter que vous pouvez voir le marquage sur l'élément, où les deux premiers chiffres indiquent le diamètre de la batterie, et les deux suivants indiquent la capacité. Toute carte mère "qui se respecte" (Gigabyte, MSI, Asus, Samsung, etc.) devrait être équipée d'un marquage de batterie CMOS. Si vous ne l'avez pas rencontrée, c'est une raison de se méfier et de douter de l'originalité et de la virginité du produit acheté. Plus la capacité de la batterie est grande, plus la cellule durera longtemps et plus elle sera épaisse. Le package standard des cartes mères comprend le plus souvent une batterie 2032, c'est-à-dire une batterie d'un diamètre de 20 mm et d'une capacité de 32 mAh. Un peu moins souvent, vous pouvez trouver des éléments plus modestes comme 2025.

Interface EDI

La prochaine partie non moins importante dont chaque carte mère est équipée (ASUS, MSI, Gigabyte, Asrock et autres) sont des interfaces pour travailler avec des disques durs et des lecteurs de données, c'est-à-dire dans la plupart des cas avec des disques durs, des lecteurs de DVD et d'autres informations multimédias .

Les ordinateurs personnels à la maison et au bureau utilisent deux interfaces principales pour ces cas - ce sont IDE et SATA. Le connecteur IDE (Integrated Drive Electronics) est un récepteur à 40 broches et est capable de piloter un disque dur ou un lecteur de DVD via un câble ruban flexible. Les réalités d'aujourd'hui nous obligent à abandonner doucement ce type d'interface, mais néanmoins on peut encore la trouver sur certaines cartes mères (le plus souvent MSI et Asus) pour pouvoir connecter d'anciens disques durs et lecteurs.

Tout comme dans le cas du connecteur d'alimentation, l'interface IDE est "infaillible", c'est-à-dire qu'elle ne peut pas être connectée de manière incorrecte. Les anciennes cartes mères étaient équipées d'une paire de tels récepteurs, c'est-à-dire primaire et secondaire (primaire et secondaire, respectivement). Le plus souvent Disque dur connecté au contact primaire, et les lecteurs lecteurs - au secondaire.

Chaque interface IDE (canal) peut être connectée à deux périphériques externes - maître (maître) et esclave (esclave). Le choix du paramètre de support correspondant est sélectionné à l'aide de cavaliers spéciaux (cavaliers) sur les appareils eux-mêmes. De plus, si vous définissez par erreur deux "maîtres" ou esclaves sur un canal, aucun d'entre eux ne fonctionnera, il doit donc toujours y avoir un appareil principal et un latéral.

Interface SATA

Le canal SATA est un ensemble d'interfaces série et, contrairement à IDE, il vous permet de travailler à des vitesses beaucoup plus élevées avec des périphériques connectés. À l'heure actuelle, il a presque complètement éliminé la présence de périphériques IDE et continue de se développer (SATA2, SATA3, etc.).

Selon le facteur de forme sélectionné et le fabricant de la carte mère, la carte mère peut avoir un nombre différent de connecteurs SATA. L'équipement standard d'aujourd'hui comprend au moins quatre interfaces de ce type, alors que les modèles plus anciens n'en étaient équipés que de deux.

Interface PS/2

Comme mentionné ci-dessus, la carte mère dispose d'interfaces pour travailler avec des périphériques externes. Pour connecter le clavier et les manipulateurs de type "souris", des récepteurs PS / 2 à six broches avec les touches appropriées et peints de différentes couleurs sont conçus. Ce moment peut aussi être qualifié d'"infaillible", car chaque couleur correspond au type d'équipement connecté (souris - vert, clavier - lilas), et cela fonctionne dans les deux sens, c'est-à-dire, par exemple, sur votre souris, le contact doit être vert.

Vous devez immédiatement avertir les utilisateurs qu'en aucun cas vous ne devez vous connecter, ainsi que déconnecter les périphériques du connecteur PS / 2 pendant que l'ordinateur fonctionne, car cela entraîne une défaillance non seulement du clavier ou de la souris, mais également de la carte mère elle-même . C'est bien si la carte mère est équipée d'un groupe de fusibles pour ce cas, sinon tout le système risque de voler.

De telles puces fusibles ont une très petite valeur nominale et brûlent facilement avec les actions de "commutation" décrites ci-dessus. Afin de vérifier les performances du fusible, vous pouvez le faire sonner avec un testeur conventionnel. S'il tombe en panne, il est alors relativement facile (et peu coûteux) de le remplacer, et désormais de ne pas prendre de risques en allumant ou éteignant des périphériques externes alors que l'ordinateur tourne depuis le port PS/2. Il convient également de noter que toutes les cartes mères ne sont pas équipées de telles puces de protection, donc prêter attention à ce point lors de l'achat n'est clairement pas une étape supplémentaire.

interface USB

Parmi les autres connecteurs externes, une place particulière est accordée à l'interface USB (Universal Serial Bus). Il se compose de quatre lignes : deux sont réservées à l'alimentation et l'autre à la transmission des données. Contrairement au port PS / 2 capricieux, les périphériques connectés via un connecteur USB peuvent être changés, comme on dit, en déplacement. L'interface elle-même est apparue il y a longtemps et a réussi à acquérir quelques modifications et améliorations.

La possibilité de connecter et de déconnecter des périphériques avec un connecteur USB pendant que l'ordinateur est en cours d'exécution est obtenue grâce à la conception spécifique de l'interface. Les contacts d'alimentation principaux sont beaucoup plus proches de la coupe du connecteur, contrairement au bloc de transmission de données. C'est-à-dire qu'au moment de la commutation, l'alimentation commence à circuler en premier et est coupée en dernier.

Grâce à l'interface USB, vous pouvez connecter de nombreux périphériques: imprimantes, smartphones, tablettes, scanners, appareils photo et bien plus encore, ainsi que le clavier et la souris habituels (gardez cela à l'esprit si les puces de fusible ont grillé sur PS / 2 ports).

Un peu plus tôt, les interfaces COM série étaient utilisées pour connecter des imprimantes et des scanners, et encore moins souvent. Aujourd'hui, ils ne sont pratiquement pas utilisés et on ne les trouve que sur les anciennes cartes mères. Mais c'est tant mieux, car lors de la connexion de ce type d'équipement alors que l'ordinateur était en marche, il était possible de graver à la fois l'imprimante et le port lui-même.

Interfaces PCI et PCI Express

Les emplacements PCI et PCI Express sont conçus pour les cartes d'extension: adaptateurs réseau, communicateurs, modems, cartes vidéo, etc. Toutes les cartes vidéo sont installées, en règle générale, dans une interface PCI Express en raison de sa vitesse. Auparavant, un connecteur AGP était utilisé pour fonctionner avec des accélérateurs graphiques, mais il est obsolète et il est presque impossible de le voir sur les cartes mères modernes.

Il convient également de noter qu'avec le temps, ils peuvent s'affaiblir, perturbant le fonctionnement normal de l'appareil. Il n'y a qu'un seul «traitement» rapide ici - retirez l'appareil des rainures, essuyez les contacts avec une solution contenant de l'alcool et réinsérez-le. Une réparation plus radicale est le remplacement de la carte mère, mais cela est nécessaire dans des cas exceptionnels et extrêmement rares.

Il faut aussi savoir qu'elle a subi plusieurs modifications au cours de l'amélioration, et selon l'année de fabrication de la carte mère, les connecteurs peuvent différer en apparence et en capacité.

Modules RAM

Actuellement, vous pouvez trouver plusieurs types de DDR3 et DDR4 opérationnelles. Les bandes DDR1 obsolètes ne sont pratiquement pas utilisées, elles ne sont visibles que sur les cartes mères les plus anciennes.

La mémoire diffère les unes des autres par la fréquence de fonctionnement, la taille, les contacts et la tension d'alimentation. Chaque type individuel a une découpe spécifique (clé) en bas, qui détermine le type de RAM. Certaines cartes mères peuvent prendre en charge deux types de supports à la fois, ce qui est très pratique pour une mise à niveau ultérieure.

Les connecteurs eux-mêmes sont équipés de loquets spéciaux pour une fixation sûre sur la carte. Les bandes sont installées avec une certaine force, où, après une installation réussie, un clic spécifique se fera entendre, ce qui signifie que le module s'est correctement installé (ou que vous avez cassé le loquet en appuyant trop fort dessus).

Les modules de RAM, en plus des gigaoctets utiles, contiennent de petites puces SPD responsables de la synchronisation, c'est-à-dire du retard des données pour ce type de RAM (mémoire à accès aléatoire). Dans le BIOS, vous pouvez définir indépendamment certains de vos propres timings ou le laisser à la discrétion de la barre elle-même. Lors de l'overclocking de la RAM ou de l'ensemble du système dans son ensemble (overclocking), le délai le plus court possible est défini.

Tout comme dans le cas des slots PCI, les modules de RAM peuvent commencer à ne pas fonctionner correctement, et pour cela, vous devez suivre la même procédure décrite dans la section ci-dessus et tout devrait fonctionner comme il se doit.

Tout sur le tuning automobile

Carte système - qu'est-ce que c'est? Dispositif et principales caractéristiques. Caractéristiques de la carte mère Qu'est-ce qu'une carte mère dans un ordinateur

Comme d'habitude, regardons tout point par point.

Maintenant encore plus

A quoi servent les convertisseurs de tension ?

Mais qu'est-ce qu'un régulateur monophasé ?

Des phases d'alimentation à la carte mère

De quel type de pneu s'agit-il, auquel nous pensons si souvent ?

Pourquoi ce processus est-il devenu possible ?

Histoire des cartes mères

Facteurs de forme des cartes mères modernes

Configuration de la carte mère

Conclusion

1. Introduction.

L'appareil et le but de la carte mère

1. Introduction.

2. PCB.

3. Jeu de puces.

3.1. Principales fonctions du pont nord.

3.1.1. Interfaces de communication avec le processeur.

3.1.2. Interfaces de communication avec l'adaptateur graphique.

3.1.3. Interfaces de communication avec le pont sud.

3.2. Les principales fonctions du pont sud.

3.2.1. Interfaces de communication avec cartes d'extension.

3.2.2. Interfaces de communication avec des périphériques, des périphériques d'entrée-sortie et d'autres ordinateurs.

3.2.3. Le bus de communication Southbridge s'interface avec les disques durs.

3.2.4. Interfaces de communication avec les composants lents de la carte mère.

4. BIOS (système d'entrée-sortie de base).

5. Autres éléments de la carte mère.

Facteurs de forme de la carte mère

Sockets pour processeurs ("Socket" / Socket)

BIOS (BIOS)

Puce CMOS

Interface EDI

Interface SATA

Interface PS/2

interface USB

Interfaces PCI et PCI Express

Modules RAM