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4.1 Carte-mère.

A l'intérieur de votre machine, vous trouverez une carte de grande taille, en un seul bloc, sur laquelle il y a de nombreux circuits. C'est la carte-mère (voir la Figure 1). Elle est connectée à une alimentation électrique quelque peu bourdonnante. Elle est aussi connectée au clavier et à d'autres périphériques. [Il n'y a rien qui ne soit la carte-mère, l'alimentation ou un périphérique]

Figure 1: Carte-mère partiellement assemblée.
Image img10

La carte-mère contient quelques micro-puces de grande taille et certaines -plus nombreuses- de petite taille. Voici une liste des composants les plus importants: [NdT: les noms en anglais ont été maintenus mais le texte propose une traduction française.]

RAM:
Random Access Memory ou mémoire-vive. Cette mémoire est une séquence linéaire unique d'octets qui sont effacés lorsque l'ordinateur n'est pas alimenté. Elle contient une séquence d'instructions simples codées sur un à plusieurs octets de longueur: par exemple, additionner ce nombre à celui-là; déplacer ce nombre vers ce périphérique; aller dans une autre partie de la RAM pour obtenir d'autres instructions; copier cette partie de la RAM vers une autre partie. Si votre machine présente ``64 megs'' (ou 64 mega-octets ou encore 64 Mo), elle possède $64\,\times\,1024\,\times\,1024$ octets de RAM. Les localisations dans cet espace sont des adresses mémoires, de sorte que dire ``adresse mémoire 1000'' signifie ``le 1000ème octet en mémoire''.


ROM
Une petite partie de la RAM n'est pas effacée lors des arrêts de la machine. Elle est nommée ROM ou Read Only Memory. Elle est fixée d'origine par le constructeur et n'est usuellement pas modifiée durant la vie de l'ordinateur (pas même son nom). Elle correspond à une partie de la RAM proche de la fin du premier méga-octet de mémoire si bien que cette partie de la RAM n'est pas physiquement utilisable. La ROM contient des instructions pour démarrer le PC et accéder à certains périphériques.


CPU
Unité centrale de traitement (Central Processing Unit). C'est le dispositif couramment appelé 80486, Pentium ou AMD. Au démarrage, cette unité ``saute'' l'adresse mémoire 1040475 (0xFE05B) et commence des instructions de lecture. La première instruction à laquelle elle accède lui enjoint de rechercher plus d'informations sur le disque ou de retourner à l'écran le message ``Boot failure'' si elle ne trouve rien d'exploitable. La CPU requiert une horloge. Cette dernière opère à une vitesse élevée de plusieurs millions ou, maintenant, de plusieurs milliards de Hz (Hertz ou $s^{-1}$) d'où l'attribut conféré à une machine: 2 GHz, par exemple. En première approximation, ce nombre est proportionnel au nombre d'instructions effectuées par seconde.


PORTS E/S (I/O Ports)
Ce terme désigne les ports d'entrée et de sortie (ou I/O: Input/Output). Les ports sont un bloc de la RAM, en parallèle à celle-ci. Il y a 65.536 ports E/S. Donc, la partie E/S est petite par rapport à la RAM. Les ports E/S servent à dialoguer avec les périphériques. Quand la CPU écrit un octet au port 632 (0x278), elle émet un octet à travers le port parallèle de votre machine. La plupart des ports E/S ne sont pas utilisés. Cependant, il n'y a pas de puce qui leur soit dévolue.


Slots ISA
ISA [pronocez ``eye-sah'']. Le terme slot désigne un ``connecteur''. Il s'agit d'un emplacement sur la carte-mère permettant de connecter des cartes de périphériques ou d'extension. C'est un type de connexion pour le branchement des périphériques comme les cartes modem ou les cartes son. Chaque carte s'attend à communiquer via un port E/S (ou plusieurs ports E/S consécutifs). La détermination du port qu'une carte utilisera peut être réalisée par le constructeur, par vous à l'aide de cavaliers [il s'agit de petites pièces en plastique manipulables avec les doigts ou une pince] ou de contacteurs fixés sur la carte. Il existe encore une autre possibilité: la CPU peut configurer les ports en utilisant le système Plug-and-Pray [ceci signifie que vous branchez le périphérique et faites signe à votre divinité préférée pour obtenir une assistance spirituelle. Des personnes se plaignent vraiment de ce que ceci pourrait être pris au sérieux -non, il s'agit d'une blague: le vrai terme est Plug 'n Play] ou PnP. Une carte doit parfois envoyer un signal à la CPU pour signifier qu'elle est prête à envoyer ou à recevoir des octets via un port E/S. Les cartes font cela grâce à une série d'1 à 16 connecteurs situés dans le slot ISA. Ces signaux sont appelés lignes de demande d'interruption, IRQ [IRQ est l'acronyme d'Interrupt ReQuest line ou demande d'interruption]. Il s'agit d'un signal électronique permettant de modifier le fonctionnement du processeur pour qu'il exécute une portion de code différente de celle en cours d'exécution. A la fin de l'interruption, l'exécution du code interrompu reprend là où elle a été suspendue. A l'instar des ports E/S, les IRQ peuvent être sélectionnées par cavaliers ou non. Si vous débranchez une vieille carte ISA, vous pourrez voir le fil de cuivre qui court depuis les cavaliers IRQ jusqu'au bord du connecteur. Enfin, les cartes ISA peuvent aussi accéder à de la mémoire directement par un des 8 canaux DMA (canaux d'accès directs à la mémoire) [DMA channels signifie Direct Memory Access Channels ou accès direct à la mémoire]. Il s'agit d'une méthode de transfert de données évitant l'utilisation du processeur et/ou d'une zone E/S classique. Le processeur continue l'exécution de programmes lui incombant directement et les périphériques ayant leur propre canal DMA ne sont plus obligés de faire la queue pour obtenir du processeur qu'il leur attribue un port d'E/S. Ceci était surtout utile avec des processeurs lents. La technologie DMA tombe en désuétude de nos jours.

En résumé, la CPU et le périphérique que vous considérez doivent coopérer à l'aide de 3 instruments: les ports E/S, l'IRQ et les canaux DMA. Si deux cartes quelconques sont en conflits en utilisant soit le même port E/S, le même nombre IRQ ou le même canal DMA, elles ne peuvent pas fonctionner (au pire, votre machine plante) [...].


Slots ISA (``à 8 bits'')
Les anciennes cartes-mères présentaient des connexions ISA plus courtes que celles d'aujourd'hui. Notez que les vôtres ont une double connection (appelée ISA ``16 bits'') avec un espacement. La plus grande peut encore correspondre à une carte ISA à 8 bits plus ancienne: c'est le cas de nombreuses cartes modems.


Slots PCI
Les connecteurs PCI [``pee-see-eye'' avec la prononciation anglaise] sont analogues aux ISA mais obéissent à une nouvelle norme afin d'autoriser des périphériques de hautes performances comme les cartes-réseau et les cartes graphiques. Les cartes PCI utilisent aussi une ligne IRQ, un port E/S et éventuellement un canal DMA. Cependant, elles sont configurées automatiquement par la CPU comme une partie du PCI standard (donc elles portent rarement des cavaliers).


Slots AGP
Ces connecteurs sont caractérisés par d'encore plus grandes performances et sont utiles pour les processeurs graphiques accélérés (AGP pour Accelerated Graphics Processors) c'est-à-dire les cartes graphiques 3D pour les jeux. Ils sont également auto-configurés.


Ports série
Une connexion par port série peut aller directement de la carte-mère à un connecteur sur le capot de votre machine. Usuellement, il y a deux ports série. Ils peuvent piloter un modem externe ainsi que certains types de souris ou d'imprimantes. Le port série est un système simple et bon marché pour connecter une machine dans le cas où des transferts de données lents sont acceptables (moins de 10 Ko par secondes). Les ports série ont leur propre carte ISA construite sur la carte-mère. Cette carte utilise le port E/S 0x3F8-0x3FF et la ligne IRQ 4 pour le premier port série (appelé COM1 sous MS-DOS/Windows) ainsi que le port E/S 0x2F8-0x2FF et la ligne IRQ 3 pour COM2. Une discussion sur la technologie du port série est présentée en section 4.4.


Ports parallèle
En principe, seule votre imprimante pourrait être connectée sur un port parallèle. Cependant, ces ports sont plutôt rapides et capables de tranférer 50 Ko par seconde). Par conséquent, beaucoup de périphériques à port en parallèle sont disponibles (par exemple, le périphérique CD-ROM). Les câbles des ports parallèle ne peuvent être que de quelques mètres de long; au-delà on observe des erreurs de transmission. Le port parallèle utilise le port E/S 0x378-0x37A et IRQ 7. Si votre ordinateur a 2 ports parallèle, alors, le second utilise le port E/S 0x278-0x27F mais pas de ligne IRQ.


Ports USB
L'Universal Serial Bus permet à tout type de matériel d'être branché sur un autre. L'idée est qu'un jour les périphériques série et parallèle seront abandonnés au profit de l'USB à partir duquel tous les périphériques seront branchés en éventail. Nous n'irons pas plus loin sur ce sujet.


Nappe IDE
La nappe IDE se branche sur le pilote matériel de votre disque dur (ou C: sur MS-DOS ou MS-Windows) et aussi sur votre pilote de CD-ROM (appelé parfois IDE-CDROM). Le câble IDE est réellement connecté à sa carte interne PCI qui se trouve sur la carte-mère. Il existe deux connecteurs IDE utilisant les ports 0xF000-0xF007 et 0xF008-0xF00F ainsi que les lignes IRQ 14 et 15, respectivement. La plupart des CD-ROM de type IDE sont aussi de type ATAPI. ATAPI est un standard (similaire à SCSI, voir 4.1) qui permet à beaucoup d'autres périphériques d'être branchés sur le câble de la nappe IDE. On les note ATAPI-(ceci ou cela).


Nappe SCSI
Une autre nappe peut être présente, qui sort d'une carte (appelée adaptateur SCSI ou carte SCSI) ou de la carte-mère. Les PCs domestiques ont rarement du matériel SCSI, coûteux et réservés aux serveurs. Les câbles SCSI ont une densité de fils plus élevées que celle des câbles IDE. Ils se terminent par un pilote matériel, un pilote de bandes, un CD-ROM, ou autres. Il n'est pas possible à ces câbles d'être ``juste branchés'': ils doivent être connectés bout-à-bout, le dernier périphérique portant une terminaison SCSI qui ferme le circuit électrique. Pour plus d'information, consultez la section 43.6.10.


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1-01-2006