S1C3 - La Carte Mère

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Présentation

La carte mère est l'organe fédérateur de tous les composants.
À ce titre, elle est aussi importante que le CPU, la RAM ou la mamoire de masse (disques).
Elle contient souvent différents composants qui faisaient partie des périphériques et ont été intégrés au fil du temps.

Liste des caractéristiques principales

Les principales sont :

  • Nombre, type et marque de processeurs, sockets, la géométrie de la carte,
  • Type et capacité maxi de RAM et nombre de "barettes", modes de fonctionnement,
  • Fréquence de fonctionnement,
  • Chipset (IO/Hub),
  • Nombre et type de slots graphiques,
  • Nombre et type de slots d'extension,
  • Nombre et type de contrôleurs intégrés à la carte mère (contrôleur graphique,audio, disque, capacité au RAID, contrôleurs de connectiques externes),
  • Nombre et performances des ports internes et externes et capacités de communication (USB, DVI/HDMI/Display port, RJ45/Wifi, etc. ...) associés aux contrôleurs,
  • Consommation électrique, …

Permet de connaître la souplesse et les performances de communication de la carte.

Les caractéristiques secondaires importantes concernent plutôt les capacités d'accueil des équipamanets environnementaux :

  • le type de reffroidissement et les refroidisseur accepté (CPU, RAM, chipset),
  • le type d'alimentation à prévoir (nombre de conneteurs disponibles),
  • etc. ...

Le design peut jouer sur les personnes attachées à la cosmétique des ordinateurs mais n'a aucune importance dans son fonctionnement et ses performances.
 une carte mère

Exemple de carte mère :

  1. Bancs mémoire RAM (chaque couleur est un canal)
  2. Connecteurs d'alimentation des ventilateurs du boitier
  3. Chipset recouvert de son refroudisseur
  4. Connecteurs des disques, probablement SATA,
  5. Pile et divers connecteurs internes dont des ports et les leds du tableau de bord du boitier (alimentation, activité disque, etc...),
  6. Autres ports internes et deux connecteurs PCI express pour des cartes d'extension (en noir)
  7. Puce pouvant contenir le BIOS,
  8. Connecteur PCI Express graphique.
  9. Pile de maintien de l'horloge et de la configuration, en dessous, le jumper de RAZ du BIOS
  10. Ports externes (de h en b, probablement : PS2 clavier/souris, DVI, USB, VGA DB9 (en bleu), RJ45),
  11. Alimentations secondaire et principale.

1. CPU et Socket

Chaque "fondeur" (producteur de processeur central : AMD ou Intel) demande son propre format de slot (=socket : prise, connecteur, emplacement de connexion du processeur sur la carte-mère).
De même, certains processeurs nécessitent plus ou moins de connecteurs sur la carte mère et donc là encore, le socket sera différent même pour une même marque.
Ainsi les cartes mères sont souvent spécialisées pour chaque type de processeur des différentes marques, AMD ou Intel pour ne citer qu'elles.

2. RAM et bancs mémoire

Les bancs mémoire sont des connecteurs longs avec des clips de fixation. Ils accueillent les barettes de RAM.

Dual-channel

Ces bancs mémoire sont souvent de couleur différentes qui indiquent les cannaux de communication avec le CPU.
En effet, la communication avec le CPU est optimisée pour écrire en parallèle dans dux barretes de RAM simultanément si :

  • Chaque canal contient une barrete de RAM,
  • la quantité de RAM est identique pour chaque canal.

En conséquences, on ne rempli la mémoire que par nombre pair de barrettes identiques ce qui donne une capacité de RAM par puissance de 2 : 4, 8, 16, Go, etc.
Une capacité de 6Go de RAM (4+2Go) n'est pas optimisée. Il est alors intéressant de remplacer la barette de 2Go par une barette de 4Go.
Les offres commerciales jouent sur l'ignorance de cette performance pour réduire les coûts du matériel vendu.

3 Les capacités maxi de la CM

La carte mère contient un composant majeur, le chiset.
C'est ce composant qui détermine une bonne part des capacités de la CM.
 les bus PCI Express Entre autres, il détermine :

  • la capacité maxi de RAM de la CM, en plus des limitation dues au nombre de bancs de connection de RAM,
  • le nombre d'entrée/sorties (IO) de la CM pour :
    • la/les cartes graphiques et la capacité du bus graphique : PCI Express X16, X32, X64 permettant jusqu'à 133Mb/sait
    • les disques (SATA, SCSI, etc.)
    • les autres ports
    Ci-contre : les bus PCI d'une carte mère

4 Ports internes et ports externes

Les ports externe : sans commentaire, ce sont les ports sui possèdent des connecteurs qui sont accessibles au travers d'ouvertures dans le boitier.
Les ports internes sont des ports qui sont innaccesible à travers des ouvertures du boitier et sont :

  • équipés de connecteurs adaptés au ports concernés (port SATA, port USB, AUDIO, etc...)
  • ou pas et donc présent sous forme de picots métalliques (pins) sur lesquels il est nécessaire de connecter des câble spécialisés afin de rendre ces ports accessible de l'extérieur ou par les cartes d'extension qui en demandent.

On trouve souvent les ports internes suivants :

  • usb supplémentaires,
  • alimentation complémentaires
  • commutateurs présentés sous forme de cavaliers (jumpers = petit bout de plastique et métal permettant de relier deux picots ensemble)
    • raz de la CMOS (mémoire morte, ROM),
    • modificateurs de la fréquence de la carte mère ou de ses éléments (overclocking)
    • modification du vorltage de certains éléments, (/!\ danger),
    • etc.

5 Autres précisions

Voir sur internet les thèmes suivants :

  • RAZ du BIOS,
  • Flash du BIOS
  • BIOS et EFI
  • Overclocking de la carte mère,
  • ...

6 Détail des ports externes

Source : tux-planet.fr

Graphique

Les connecteurs dédiés à la vidéo (écran, transfert caméra <=> PC) sont généralement sur la carte graphique ou intégrés à la carte mère si celle-ci y est aussi.
Ces connecteurs permettent de brancher un écran (VGA, DVI ou HDMI) ou de retransmettre un affichage sur un autre support (S-Video).
Les connecteurs VGA/SVGA sont en cours de disparition.

 ports graphiques

Audio

Les prises dédiées à l'audio Elles sont soit placées sur la carte mère, soit sur une carte son. Elles permettent de brancher des enceintes de plusieurs types (hauts parleurs, kit cinéma 5.1 ou 7.1...) ou un microphone. Elles ont toutes la forme d'une prise jack ronde et le seul moyen de les différencier est leur couleur.

  • rose : microphone, entrée de faible valeur : micro, sortie directe d'instrument de musique non amplifiée - guitare -,
  • bleu ciel : line-in , entrée déjà amplifiée : chaine hifi, équipement musical, clavier piano, synthé, ...
  • vert : line out, stéréo normal ou à amplifier : casque, enceintes, amplificateur de chaine hifi,
  • brun ou gris : line out "Right to left", sortie pré amplifiée pour enceintes "panoramiques (les 4 et 5 des systèmes 5.1 ou 7.1)
  • noir : line out "loopback" : sortie audio des enceintes arrière (les 6 et 7 des systèmes audio 7.1)
  • jaune : line out center/subwoofer : sortie vers un caisson de basses (le 1 des systèmes audio 5.1 ou 7.1)

Sytèmes acoustiques

Une enceinte est un caisson sur lequel sont montés un ou plusieurs haut parleurs (HP) et qui contient une connexion d'entrée (+ et -) avec des filtres életroniques pour séparer les signaux vers chaque HP. Certaines enceintes sont capable de recevoir plusieurs signaux correspondant aux différents cannaux d'entrée (Attn, ce ne sont pas les cannaux D/G ou x.1).

Ces systèmes n'ont pas de rapport avec la technologie des enceintes : nombre de hauts parleur par enceinte ou technologie du caisson (clos, bass reflex, ouverte, à pavillon d'onde, etc...).
/ex. schéma : T=tweeter, M=medium, W=woofer et F=filtre de répartition, BR=évent Bass Reflex, IN=entrée signal audio.

De même, certains équipements possèdent le label DTS 5.1 ou Dolby Digital 5.1 qui correspond à des filtres du préampli et sorties multi-canal sans rapport avec la géométrie de l'installation (les enceintes permetten de piloter les HP séparément).

Les systèmes acoustiques (ensemble d'enceintes, home cinema) sont classés en fonction du nombre d'enceintes :

  • 2.0 : deux simples encentes latérales pour obtenir un effet stéréo,
  • 2.1 : hauts parleurs lattéraux et caisson de basses,
  • 5.1 : 5 = deux enceintes avant pour le volume principal et la stéréo des dialogues + 1 enceinte centrale pour renforcer les dialogues + 2 satellites arrière pour les sons d'ambiance et effets sonore ; un caisson de basse,
  • 7.1 : même chose que 5.1 avec 2 enceintes supplémentaires à l'arrière ou latérale pour élargir l'impression d'espace. Pour l'efficaité du système, il faut un amplificateur avec filtre de séparation des bandes stéréo.

Dans le "home-cinema" on a évidemment un vidéo projecteur en plus.

Réseaux

Les connecteur réseaux sont situés sur la carte mère ou sur une carte dédié.
Ils permettent de relier l'ordinateur respectivement au réseau par un câble Ethernet (RJ45) et au réseau téléphonique commuté (RJ11) grâce au modem intégré à la CM.

Les débits réseau sont très variables :

  • RJ11 : ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) : ligne téléphonique (cuivre) vers internet, débit moyen actuel, pour une connexion à 2,5km du commutateur du fournisseur, descendant : 11Mb/s, montant 1Mb/s.
  • RJ45 : Ethernet câblé : (fils de cuivre, norme IEEE 802.3) débit moyen actuel : 100Mb/s ou 1Gb/s, 10Gb/s pour les meilleurs installations.
  • Wifi : Ethernet sans fil : (ondes radio, norme IEEE 802.11) débit moyen actuel : Wifi5 jusqu'à 6Gb/s ; wifi 6 jusqu'a 9Gb/s selon les normes.

Les ports SFTP (Fibre optiques) sont généralement seulemnt présent sur l'équipement de connexion au réseau filaire par fibre (Box).

périphérique externes USB et Firewire

On les retrouve partout tellement ce format est devenu un standard. Les prises USB permettent de brancher n'importe quel matériel informatique (imprimante, disque dur externe, souris, clavier...). Il existe le format classique (USB A) et aussi des formats plus petits (mini ou micro USB) qui sont généralement situés du côté du matériel à brancher (appareil photos, téléphone...).

L'USB se décline à l'heure actuelle en 3 versions dont les débits augmentent à chaque nouvelle génération.

usb-ports

Les connecteurs Firewire ont été inventés par Apple au début des années 1990. Leur objectif à terme est de remplacer l'USB, en tout cas pour les périphériques par lesquels circulent des flux importants de données. Mais, dans la pratique, cela semble plus difficile tellement l'USB est utilisé aujourd'hui.

Prises firewire

Connecteur communs

On les trouve uniquement sur la carte mère. Ces prises permettent de connecter des équipements bien précis à chaque fois (port parallèle pour les imprimantes, port PS/2 pour les souris et claviers, port séries pour le reste). Ces dernières devraient disparaître dans l'avenir pour être remplacé uniquement par de l'USB.

Ports série parallèle ps2

Prise sata esata pcmcia

Références et liens intéressants

Je ne vais pas réécrire tout ce qu'on trouve déjà bien fait sur le net et dans les revues spécialisée (souvent mieux faites que le net car synthétiques par thème). La veille informatique concerne aussi l'évolution du matériel.

  • http://www.tux-planet.fr/reconnaitre-les-connecteurs-et-branchements-informatiques/