carte mere

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CHAPITRE : 02
I.
CARTE MERE
CH02 : CARTE MERE
Définition :
La carte mère, encore appelée mainboard ou motherboard en anglais, est un circuit imprimé
servant à relier entre elles toutes les composantes d'un micro-ordinateur. C’est le corps principal de
l‘ordinateur. C'est sur elle que se connectent le processeur, les barrettes de mémoires, la carte
graphique et les autres éléments matériels, afin d'assurer la bonne communication entre les
différents composants et le système d’exploitation.
Plusieurs critères peuvent être étudiés afin de réaliser le bon choix :
format de la carte ;
performances et « évolutivités » ;
les connecteurs d’entrée / sortie.
II.
Les formats de carte mère :
Plusieurs formats normalisés de carte mère sont présents sur le
marché. Le format des cartes permet de définir leur taille,
standardise leur ergonomie et la place des composants.
1. Format ATX
C’est le format le plus utilisé par les constructeurs et
assembleurs de PC. C’est donc le format que l’on retrouve le
plus souvent dans les ordinateurs de bureau.
Ce format a été dérivé en plusieurs normes
FIG 01 : Carte mére ATX standard
A. ATX Standard
Dimension de 305x244 mm. Les cartes sont pourvues d’un connecteur AGP et de cinq ou
six connecteurs
PCI. C’est donc le format que l’on retrouve le plus souvent dans les ordinateurs de bureau.
B. Micro-ATX
Dimension de 244x244 mm. Les cartes sont pourvues d’un connecteur AGP et de
troisconnecteurs PCI.
C. Flex-ATX
Dimension de 229x191 mm. Les cartes sont équipées d’un connecteur AGP et d’un
connecteur PCI.
D. Mini-ATX
Dimension de 284x208 mm. Les cartes sont pourvues d’un connecteur AGP et de quatre
connecteurs PCI. Ce format est principalement utilisé sur les minis PC aussi appelés
barebone.
2. Format BTX
Ce format est porté par la société INTEL. Il permet une réduction de la taille des cartes mères
tout en améliorant leur refroidissement et leur volume sonore, ceci grâce à un repositionnement
des composants. Depuis sa commercialisation en 2004 ce format a du mal à trouver sa place
sur le marché.
Le standard BTX propose trois formats :
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A. BTX standard
Dimension de 325x267 mm. Il comporte sept ports
d’extension (AGP, PCI, PCIe)
B. Micro-BTX
Dimensions de 264x267 mm. Il comporte 4 ports
d’extension.
C. Pico-BTX
Dimensions de 203x267 mm. Il comporte un port
d’extension.
FIG 02 : Carte mére Pico-BTX
3. Format ITX
Ce format est porté par la société VIA. Ce format ultra
compact permet néanmoins d’obtenir des performances
largement suffisantes pour des postes bureautiques.
Le standard ITX se dérive en deux normes :
A. Mini-ITX
Dimension de 170x170 mm. Un emplacement
d’extension PCI disponible.
B. Nano-ITX
Dimension réduite à 120x120 mm, et
emplacement d’extension mini PCI disponible.
un
FIG 03 : Carte mére Mini-ITX
III.
Description de la carte mére:
De forme rectangulaire, la carte mère est un ensemble de circuits imprimés, de connecteurs, de
piles, etc. ... implantés sur une carte en plastique ou en fibre de verre. La crte mére est l’élément
central de l’ordinateur. Ce circuit imprimé de haute technologie va permettre d’interconnecter les
différents composants. La carte vidéo, le disque dur, les barrettes de mémoire, le processeur, les
lecteurs de CD ou DVD, …, y seront directement connectés, il convient donc de la choisir avec intérêt.
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IV.
V.
CH02 : CARTE MERE
Les fonctions de la carte mère :
La carte mère est la pièce la plus importante d'un PC. Son importance se déduit aisément de ces
multiples fonctions:
 La bonne synchronisation des divers éléments qui sont connectés.
 la surveillance du système (température d'arrêt, gestion des ventilateurs, etc.)
En effet la carte mère détermine :
 le type de processeur que l'on peut utiliser
 le type de mémoire vive compatible
 l'interface du disque dur
 L'interface de la carte graphique
 les possibilités d'extension (ajout de périphériques par exemple)
 le nombre et le type de ports présents sur le système (PCI, PCI-Express 1x, PCI-Express 16x)
 possibilités d'évolutivité (support des différents processeurs, etc.)
 la connectique (nombres et les types de ports Exemple : 4 Ports USB 2 et 2 FireWire).
Caractéristique des cartes mères :
On différencie généralement les cartes-mères par leur :
 Facteur d'encombrement.
 Chipset.
 Support de processeur (appelé socket).
 Support mémoire RAM (DIMM)
 Les connecteurs d’entrée-sortie.
 FSB frequence du bus système
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1. Le facteur d’encombrement (la technologie):
On désigne généralement par le terme « facteur d'encombrement » (ou facteur de forme, en
anglais form factor) les normes qui définissent les dimensions et la forme géométrique de la
carte-mère. Voir ci-dessus (Les formats de carte mère).
Ainsi, du choix d'une carte mère (et de son facteur de forme) dépend du choix du boîtier. Le
tableau ci-dessous récapitule les caractéristiques des différents facteurs de forme :
Facteur de forme
Dimensions
Emplacements
ATX
305 mm x 244 mm
AGP / 6 PCI
microATX
244 mm x 244 mm
AGP / 3 PCI
FlexATX
229 mm x 191 mm
AGP / 2 PCI
Mini ATX
284 mm x 208 mm
AGP / 4 PCI
Mini ITX
170 mm x 170 mm
1 PCI
Nano ITX
120 mm x 120 mm
1 MiniPCI
BTX
325 mm x 267 mm
7
microBTX
264 mm x 267 mm
4
203 x 267 mm
1
picoBTX
2. Le chipset:
Le chipset va faire communiquer les différents composants ensemble. Il gère les flux
numériques entre le micro-processeur et tous les composants de la carte mère (les bus de
données, la mémoire vive, le port série, ...). Il est décomposé en deux composants : le
southbridge et le northbridge.
 Le northbridge : est la partie nord du chipset chargée de communiquer avec la
mémoire, le processeur et la carte graphique AGP.
 Le southbridge : est la partie sud du chipset, chargée de communiquer avec les
différents périphériques.
3. le support de processeur:
 Une carte mère accepte un seul type de processeur : AMD ou Intel ou autre type de
microprocesseur. Donc, il faudra commencer par définir qu’elle type de
microprocesseur vous voullez.
 Ensuite, une carte mère n'accepte les processeurs que d'un certain socket. Le socket est
l'emplacement dans lequel vient s’enficher le processeur.
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FIG 05 : Socket 939 pour processeur AMD.
FIG 06 : Socket Mpga 478MT pour processeur
Intel.
 Les cartes ne sont pas compatibles avec tous les processeurs d'un même socket. Une
vieille carte mère supportant le socket 775 ne va pas supporter un Core 2 Duo (socket
775 aussi).
 C'est le chipset qui va définir quels processeurs la carte supporte. Mais il est vrai que la
plupart des cartes mères supportent la majeure voire l'entière partie de la gamme du
socket.
 Il existe également des cartes multiprocesseurs. Ces cartes sont plutôt destinées à des
serveurs.
4. La mémoire vive et les connecteurs mémoires :
La mémoire vive aussi appelé RAM (Random Access Memory) est une mémoire temporaire
qui va permettre de stocker les instructions et les données à destinations du microprocesseur.
La RAM est une mémoire volatile qui permet de stocker le système d'exploitation, les
applications et les données pendant que l'ordinateur est allumé.
FIG 07 : RAM DDR3.
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 Les connecteurs mémoires :
Les cartes mères possèdent des « slots » ou connecteurs permettant d’enclencher les
barrettes de mémoires. Le format le plus commun est le format DIMM (Dual Inline Memory
Module), ces barrettes sont composées de 184 broches.
Le nombre de connecteurs de mémoires présents sur la carte mère sera un critère de
choix au vu de l’évolutivité de l’ordinateur.
FIG 08 : Connecteur DIMM.
 La mémoire vive :
Le choix d’une barrette de mémoire se fera en fonction de sa capacité de stockage, de sa
vitesse de fonctionnement et de sa vitesse de transfert des informations avec le processeur.
5. Les connecteurs de cartes d’extensions (Slots d’extensions) :
Les connecteurs d’extensions vont permettre aux utilisateurs d’installer des composants
supplémentaires en fonction de leurs besoins. Ces connecteurs sont directement présents sur la
carte mère.
Comme pour les processeurs ou la RAM, la vitesse de transfert du bus (exprimée en
Mhz) est prépondérante (importante).
5-1.Les connecteurs ISA : (Industry Standard Architecture).
Ces connecteurs permettent de connecter des périphériques ISA fonctionnant en 16 bits.
Ce format tend aujourd’hui à disparaître au profit des connecteurs PCI bien plus rapide.
FIG 9 : Connecteur ISA (de couleur Noir)
PCI (de couleur blanche)
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FIG 10 : Carte d’extension au format ISA
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5-2.Les connecteurs AGP : (Accelerated Graphics Port).
Les connecteurs AGP sont destinés à accueillir uniquement des cartes graphiques. Ce
mode de connexion permet une circulation plus rapide des données entre la carte graphique et
la carte mère. Ce type de connexion remplace donc avantageusement la connexion PCI qui
avait un débit insuffisant pour le rendu de l’affichage 3D.
Le port AGP a été décliné en plusieurs variantes :
l’AGP 1X qui propose un débit théorique de 266.67 Mo/s
l’AGP 2X qui propose un débit théorique de 533.33 Mo/s
l’AGP 4X qui propose un débit théorique de 1,06 Go/s
l’AGP 8X qui propose un débit théorique de 2,11 Go/s
FIG 11 : Connecteur AGP
Aucune version 16 X de l’AGP n’est prévue, le successeur de l’AGP sera la connectique PCI
Express.
5-3.Les connecteurs PCI :(Peripheral Component InterConnect).Voir figure 09
Ils permettent de connecter des cartes d’extension au format PCI fonctionnant en 32 ou
64 bits. Les cartes mères en comportent généralement trois ou quatre. Les connecteurs PCI 64
bits peuvent aussi bien accueillir des cartes PCI 32 ou 64 bits. Les dernières cartes PCI 64 bits
cadencées à 533 MHz permettent d’atteindre un débit de 4,7 Go/s.
5-4.Les connecteurs PCI Express : (Peripheral Component InterConnect Exress).
Le bus PCI Express fonctionne en interface série, ce qui lui permet d'obtenir une bande
passante beaucoup plus élevée que ce dernier. Le bus PCI Express existe en plusieurs versions,
1X, 2X, 4X, 8X, 12X, 16X et 32X, permettant d'obtenir des débits compris entre 250 Mo/s et 8
Go/s, soit près de 4 fois le débit maximal des ports AGP. Pour des raisons de performances,
plusieurs constructeurs proposent des cartes graphiques avec une connectique PCI Express.
Le PCI Express 1X : sa bande passante est de 250 Mo/s (presque le double de celle du bus PCI)
Le PCI Express 2X : sa bande passante est de 500 Mo/s
Le PCI Express 4X : sa bande passante est d'1 Go/s
Le PCI Express 8X : sa bande passante est de 2 Go/s
Le PCI Express 16X : sa bande passante est de 4 Go/s (le double de celle de l'AGP 8X)
FIG 11 : Connecteur PCI Express
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5-5.Les connecteurs IDE: (Integrated Drive Electronics).
Les connecteurs IDE permettent de connecter des périphériques de stockages (disque
dur, lecteur de cd-rom, dvd-rom,…,) à l’ordinateur avec un debit inferieur à 100Mo/s.
La connexion se fait grâce à une nappe IDE capable de supporter deux périphériques.
Lorsque deux périphériques sont connectés sur la même nappe, l’un doit être déclaré comme «
master » (maître) et le second comme « slave » (esclave).
FIG 13 : Napppe IDE
FIG 12 : Connecteur IDE
5-6.Les connecteurs Serial ATA. (Advanced Technology Attachment)
La connectique Serial ATA a été crée pour pallier les faiblesses de la connectique IDE.
Elle permet elle aussi la connexion de périphérique de stockage. Cette norme permet
actuellement d’atteindre des débits de 150 Mo/s, la future version de cette norme devrait
permettre d’atteindre des débits de 300 Mo/s puis 600 Mo/s.
Il n’est plus nécessaire de déclarer les périphériques en tant que « maître » ou « esclave
», et le branchement d’un disque dur peut par exemple se faire « a chaud » c’est à dire sans
avoir besoin d’éteindre l’ordinateur.
FIG 14 : 2 Connecteur SATA (de couleur rouge)
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FIG 15 : Cable SATA
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Voici d’autre les éléments qu'on peut trouver sur une carte mère:
Un ou plusieurs connecteurs d’alimentation électrique.
FIG 16 : Connecteurs d’alimentation électrique
Le CMOS: Une petite mémoire conservant certaines informations importantes (comme la
configuration de l’ordinateur, la date et l’heure) même lorsque l’ordinateur n’est pas alimenté
en électricité ;
La pile ou batterie d’accumulateurs du CMOS : Elle fournit l’électricité nécessaire au
fonctionnement du circuit ;
Le BIOS : Un programme enregistré dans une mémoire morte (ROM). Il récupère, puis fait
exécuter, les instructions du master boot record enregistrées dans une mémoire de masse
(disque dur), lors du démarrage du micro-ordinateur ;
FIG 17 : Mémoire EEPROM qui
contiend le BOIS
Le bus système (aussi appelé bus interne ou Front Side Bus (FSB) en anglais) : Il relie le
micro-processeur au chipset ;
Le bus mémoire relie le chipset à la mémoire vive ;
Le bus d’extension (aussi appelé bus d’entrées/sorties) : Il relie le micro-processeur aux
connecteurs d’entrée/sortie et aux connecteurs d’extension ;
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