Table des matières

Table des matières
1. Shéma de l'architecture d'une carte mère
2. Description des principaux bus d'une carte mère.
2.1 Les bus ISA,EISA,PCI,AGP.
2.1.1 Calcul de la bande passante d'un bus
2.2 Le bus mémoire et processeur.
2.3 Les bus USB et IEEE 1394.
3. Tableau récapitulatif des différentes familles de chipsets.
4. Tableau comparatif des chipsets d'INTEL.
4.1 Introduction.
4.2 Chipsets permettant de gérer des Pentium.
4.3 Chipsets permettant de gérer des Pentium Pro.
4.4 Chipsets permettant de gérer des Pentium II.
4.5 Chipsets permettant de gérer des Pentium II Xeon.
5. Description d'un chipset de carte mère.
5.1 Exemple, description du chipset 82430FX.
5.2 Exemple de famille de composant.
6. Cours sur l'architecture interne des processeurs.

1. Architecture d'une carte mère
Les informations suivantes, concernes l'architecture des cartes mères qui sont apparues avec les processeurs
Pentium à 66Mhz. En fait quand on parle de "chipset" cela correspond généralement à la famille de composants
utilisées par la carte mère. Cette famille est en principe composée de 2 à 5 puces. Chacunes de ces puces
contrôles un ou plusieurs éléments de la carte mère. Parmis ces éléments on a :
1. Le bus PCI
2. Le bus ISA
3. Le bus AGP à 3v ou 1.5v
4. Le bus EISA ( très rare aujourd'hui )
5. Le bus USB
6. La mémoire principale
7. La mémoire cache de second niveau pour les Pentium
8. Les ports IDE
9. La gestion des canaux DMA ...
10. Le connecteur CNR ( Communications & Networking Raiser)
Il existe de nombreux format de cartes mères. Les principaux sont :
1. AT Baby
2. AT Plein format
3. LPX (Low-Profile eXtended)
4. Micro ATX (SFX)
5. Flex ATX
6. NLX
7. WTX

2. Description des principaux bus d'une carte mère :
2.1 Les bus ISA,EISA,PCI,AGP et V-Link :
On décrit ici brièvement les principales caractéristiques des bus équipés de connecteur
permettant de recevoir des cartes d'extensions ( carte graphique, réseau, modem ... ) :
ISA
ISA
EIS
A
PCI
PCI
v2.1
PCI-
X
AGP
1x
AGP
2x
AGP
4x
Largeur du bus de données en bit
8
16
32
32
64
64
32
32
32
Fréquence du bus en Mhz
4,77
8,33
8,33
33,33
33,33
133
66,66
66,66
66,66
Taux de transfert en Mo/s
4,66
16,6
6
33,3
3
133,3
3
266,66
1066,
6
266,66
533,33
1066,6
Pour le bus ISA, il s'agit des valeurs théoriques maximales du bus. Pour les valeurs
réelles, il faudra diviser ces valeurs par un coefficient variant entre 2 et 8. Ces
coefficients dépendent du protocole utilisé par le bus d'E/S. Ils correspondent au nombre
de cycle utilisés pour le transfert d'une donnée sur le bus ISA. Cette valeur est
généralement paramétrable dans le bios.
Le bus V-Link a été conçus pour augmenter la bande passante entre les 2 chipsets de la
carte mère, qui jusque là étaient reliés via le bus PCI. Ce bus spécial est cadencé à 133
Mhz et est capable de géré des données sur 8 bits. De plus le V-Link est un bus dit «
Double Pumped » ce qui permet d’obtenir au final une bande passante de 266
Mo/seconde entre le Southbridge et le Northbridge (c'est les noms génériques des 2
chipsets).
La version 1x du bus AGP permet d'envoyer un Qwords ( 64 bits ) en deux cycles
d'horloge. La version 2x permet d'envoyer un Qwords en un cycle. Pour le 4x les temps
d'attentes entre deux émissions de données ont été supprimés, ce qui permet de doubler le
taux de transfert par rapport à la version 2x.
La vitesse du bus PCI est un diviseur de la vitesse du bus processeur.
Si la vitesse du bus est de 50 Mhz alors la vitesse du bus PCI est 50/1.5 = 33,333 Mhz.
Une remarque en ce qui concerne les bus PCI. Certaines cartes mères autorisent des
fréquences de 75Mhz et 83 Mhz. Lorsque l'on utilise ces fréquences, on augmente
légèrement la vitesse du bus PCI. Il y a quand même une limite. Par exemple les cartes
mères avec un bus processeur à 100 Mhz ou 133 Mhz ne permettent pas d'avoir un bus
PCI fonctionnant à 50 Mhz, dans ce cas il fonctionne d'ailleurs à 33,3333 Mhz. On à donc
:
Vitesse du bus processeur
66 Mhz
75 Mhz
83 Mhz
Fréquence du bus PCI
33 333 333 Hz
37 500 000 Hz
41 500 000 Hz
Taux de transfert
133 Mo/s
146 Mo/s
162 Mo/s
Cela permet de comprendre pourquoi sur certaines cartes mères les performances des
cartes PCI augmentent.

2.1.1 Calcul de la bande passante maximal d'un bus
Le taux de transfert théorique d'un bus se calcul de la manière suivante :
Fréquence_Bus_En_Hertz*Largeur_du_Bus_en_bits
=
Nombre de bits par seconde
Nombre de bits par seconde / 8
=
Nombre d'octect par seconde
Nombre d'octect par seconde / 1024
=
Nombre de Ko par seconde
Nombre de kilo-octect par seconde / 1024
=
Nombre de Mo par seconde
Exemple : Pour un bus PCI la fréquence du bus est de 33 Mhz et sa largeur est de 32
bits on a donc :
(((33 333 333*32 ) /8) / 1024) / 1024 = 127.15 MB/s
Les Americains utilisent très souvent les Méga Bytes = MB = Mega Octects = Mo.
Attention on trouve très souvant, pour des raisons de marqueting, des taux de transfert
exprimés en Million d'octects. Tous simplement parce que cela grossis les chiffres.
Avec 1 Mo = 1 Million d'octects ou de Bytes ... 1 Byte = 8 bits = 1 Octect ). On a
donc la formule suivant :
((33 333 333*32 )/8) / 1 000 000) = 133.33 Mo/s
2.2 Le bus mémoire et processeur :
En ce qui concerne le bus mémoire il fonctionne à la même fréquence que le bus
processeur sauf pour la RAMBUS.
Me
m
ED
O
Mem
SDR
AM
Mem
SDRA
M
PC100
Mem
SDRA
M
PC133
Mem DDR
SDRAM
PC1600
Mem DDR
SDRAM
PC2100
Mem
RamBus 1
canal PC800
Mem RamBus
4 canaux
PC800
Largeur du bus
de données en bit
32
64
64
64
64
64
16
16
Fréquence du bus
en Mhz
66
66
100
133
100
133
800
800
Taux de transfert
en Mo/s
266,
66
533,3
3
800
1064
1600
2133
1600
6400
Taux de transfert
en MB/s
254,
31
508,6
2
762.93
1017.25
1525.87
2034.50
1525.87
6103.51
2.3 Les bus USB et IEEE 1394
BM IDE
DMA/33
USB
USB v2.0
IEEE
1394
IEEE 1394
B
Débit maximun
16,7 Mo/s
33,4 Mo/s
1,5 Mo/s
60 Mo/s
50 Mo/s
200 Mo/s
Nombre maximum de périphérique
2
4
127
127
63
63
3. Présentation des différentes familles de chipsets
Actuellement quatre grands fabricants de chipsets se partagent le marché. Il en existe
d'autres tel que VLSI de Lynx mais ne sont pas assez significatifs :

Descriptif
Lien URL utilisé
Intel
http://www.intel.com/
VIA
http://www.via.com.tw/
SiS
http://www.sis.com.tw/
ALI
http://www.ali.com.tw/
Ces quatres fabricants ont produits les chipsets suivant :
Socket 7
Socket 7 AGP
Socket 8
Slot 1
Slot 2
Intel
430LX
430NX
430FX
430MX
430HX
430VX
430TX
440FX
450KX
450GX
440FX
440LX
440BX
440GX
450NX
450NX
450JX
VIA
Appolo Master
VP-1
VPX/97
VP2
VP2/97
VP3
MVP3
MVP4
Appolo P6/97
Appolo Pro
Appolo P6
SiS
551x
5571
5581/82
5596
5597/5598
5591/95
5601
5600
ALI
Alladdin III
Alladdin IV
Alladdin IV+
Alladdin V
Alladdin Pro I
Alladdin Pro II
4. Tableau comparatif des chipsets d'INTEL
4.1 Introduction :
Les premiers chipsets d'Intel pour les processeurs de type 486, étaient des 420 EX, 420
TX et 420 ZX, à l'époque on avait encore des bus VLB et de la mémoire 8 bits ...
En ce qui concerne les chipsets pour Pentium, ils gèrent tous le Fast IDE en mode PIO 4.
Le mode PIO 4 permet d'obtenir un taux de transfert de 16,7 MB/s. Ces chipsets gèrent
également tous le Plug and Play.
Un contrôleur BMIDE ( Bus Master IDE ) signifie que l'on a un contrôleur qui gère le
mode PIO 4. Ce contrôleur est de type PIIX, c'est à dire PCI I/O IDE Xcelerator, ce qui
signifie que le contrôleur IDE est optimisé pour le bus PCI.
Petite remarque, en ce qui concerne la mémoire cache, celle du Pentium Pro est sur le
CPU et celle du Pentium II se trouve sur la cartouche SEC ( Single Edge Cardridge ).
Donc pour ces familles de processeurs, la mémoire cache, dit de niveau L2, n'est plus
gérée par le chipset, mais directement par le processeur.