La qualité et la quantité de mémoire d’un PC vont permettre, au même titre que le microprocesseur, d’accroître les performances de celui-ci. Si on dispose d’un microprocesseur performant, encore faut-il que la mémoire puisse restituer ou sauvegarder des informations aussi rapidement qu’il le désire. La fréquence de fonctionnement de la mémoire est donc un paramètre essentiel. De même, si on veut réduire le nombre d’accès aux périphériques de stockage secondaire qui sont très lents (disque dur, CDROM, etc…), il faudra prévoir une quantité mémoire principale suffisante.

Aujourd’hui, toutes les mémoires que l’on retrouve sur les PC sont des RAM dynamiques

(DRAM). Elles sont toutes synchronisées sur l’horloge du bus processeur (FSB). Un boîtier mémoire est constitué de 3 éléments fondamentaux qui sont :

La matrice de cellules mémoires

Les buffers d’entrée/sortie

Le bus de données

Dans les premières SDRAM, tous les ensembles fonctionnaient à 100 MHz. C'est à dire que la cellule mémoire fournissait une information mémoire toutes les 10 ns au buffer d’entré/sortie qui lui même la renvoyait sur le bus à une fréquence de 100 MHz. Comme les DRAM fonctionnent sur 64 bits, on avait une bande passante de 800 Mo/s. Les différentes évolutions de la SDRAM permirent d’atteindre une fréquence de 166 MHz.

Actuellement, les technologies de DRAM permettent d’effectuer des accès à la mémoire sur le front montant et descendant de l’horloge (DDR-I SDRAM) et ainsi de doubler la bande passante mémoire sans en modifier la fréquence de fonctionnement. Pour cela, il faut bien entendu que la matrice mémoire puisse délivrer 2 informations par cycle d’horloge. Les DDR les plus rapides permettent d’atteindre des fréquences de 200 MHz pour l’accès à la matrice de cellules. Néanmoins, on commence à approcher les limites de fonctionnement du coeur de la mémoire.

La prochaine technologie reviendra donc à une fréquence de 100 MHz pour la matrice de cellules mais doublera la fréquence du buffer d’entré/sortie pour compenser (DDR II SDRAM). Il faut donc que le coeur de la mémoire puisse délivrer 4 informations par cycle d’horloge. Tout ceci est rendu possible en divisant le nombre de matrices mémoire. Dans le cas de la SDRAM, la matrice de cellules mémoire est constituée d’un seul bloc physique contre deux pour la DDR-I puis quatre pour la DDR-II.

De plus, de nombreux chipsets permettent de gérer deux canaux d’accès à la mémoire et donc d’accéder simultanément à deux modules de mémoire différents. Le PC sera donc plus performant si il utilise, par exemple, deux barrette de 256 Mo plutôt qu’une seule de 512 Mo. (bus quad pumped d’Intel) Exemple : Dénomination des mémoires SDRAM

La bande passante est théoriquement doublée si les barrettes sont utilisées en “dual channel”.

La carte mère est l'un des éléments essentiels d'un ordinateur. Elle assure la connexion physique des différents composants (processeur, mémoire, carte d'entrées/sorties, ...) par l’intermédiaire de différents bus (adresses, données et commande). Plusieurs technologies de bus peuvent se côtoyer sur une même carte mère. La qualité de la carte mère est vitale puisque la performance de l’ordinateur dépend énormément d’elle. On retrouve toujours sur une carte mère :

le chipset : c’est une interface d’entrée/sortie. Elle est constituée par un jeu de plusieurs composants chargé de gérer la communication entre le microprocesseur et les périphériques. C’est le lien entre les différents bus de la carte mère.

le BIOS (Basic Input Ouput Service) : c’est un programme responsable de la gestion du matériel : clavier, écran, disques durs, liaisons séries et parallèles, etc... Il est sauvegardé dans une mémoire morte (EEPROM) et agit comme une interface entre le système d’exploitation et le matériel.

l’horloge : elle permet de cadencer le traitement des instructions par le microprocesseur ou la transmission des informations sur les différents bus.

les ports de connexion : ils permettent de connecter des périphériques sur les différents bus de la carte mère. Il existe des ports « internes » pour connecter des cartes d’extension (PCI, ISA, AGP) ou des périphériques de stockage (SCSI, IDE, Serial ATA) et des ports « externes » pour connecter d’autres périphériques (série, parallèle, USB, firewire, etc …)

Le socket : c’est le nom du connecteur destiner au microprocesseur. Il détermine le type de microprocesseur que l’on peut connecter. 44 Architecture d’une carte mère Ici le chipset est composé par deux composants baptisé Pont Nord et Pont Sud. Le pont Nord s’occupe d’interfacer le microprocesseur avec les périphériques rapides (mémoire et carte graphique) nécessitant une bande passante élevée alors que le pont sud s’occupe d’interfacer le microprocesseur avec les périphériques plus lents (disque dur, CDROM, lecteur de disquette, réseau, etc…). On voit apparaître différents bus chargés de transporter les informations entre le microprocesseur et la mémoire ou les périphériques :

Bus processeur : on l’appelle aussi bus système ou FSB (Front Side Bus). Il relie le microprocesseur au pont nord puis à la mémoire. C’est un bus 64 bits.

Bus IDE : il permet de relier au maximum 2 périphériques de stockage interne par canal (disque dur ou lecteur DVDROM/CDROM). Son débit est de 133 Mo/s. Lorsque 2 périphériques sont reliés sur le même canal, un doit être le maître (prioritaire sur la prise du bus) et l’autre l’esclave.

Bus PCI (Peripheral Component Interconnect) : Il a été créé en 1991 par Intel. Il permet de connecter des périphériques internes. C’est le premier bus à avoir unifier l’interconnexion des systèmes d’entrée/sortie sur un PC et à introduire le système plug-and-play. Il autorise aussi le DMA. C’est un bus de 32 bits. On retrouve une révision du bus PCI sur les cartes mères de serveur ayant une largeur de bus de 64 bits et une fréquence de 133 MHz.

Bus AGP (Accelered Graphic Port) :. Il a été créé en 1997 lors de l’explosion de l’utilisation des cartes 3D qui nécessitent toujours plus de bandes passantes pour obtenir des rendus très réalistes. C’est une amélioration du bus PCI. Il autorise en plus le DIME (DIrect Memory Execution) qui permet au processeur graphique de travailler directement avec les données contenues dans la RAM sans passer par le microprocesseur à l’instar d’un DMA. C’est un bus 32 bits et son débit maximum est de 2 Go/s (en x8).

Bus ISA (Industry Standard Architecture) : C’est l’ancêtre du bus PCI. On ne le retrouve plus sur les nouvelles générations de cartes mères.

Bus SCSI (Small Computer System Interface) : c’est un bus d’entrée/sortie parallèle permettant de relier un maximum de 7 ou 15 périphériques par contrôleur suivant la révision du protocole utilisée. C’est une interface concurrente à l’IDE qui présente l’avantage de pouvoir connecter plus de périphériques pour des débits supérieurs. En outre, ces périphériques peuvent partager le bus lors d’un dialogue contrairement à l’IDE. Mais son coût reste très élevé… elle est utilisée pour les serveurs.

Bus USB (Universal Serial Bus ) : c’est un bus d’entrée/sortie plug-and-play série.

Dans sa deuxième révision (USB 2.0), il atteint un débit de 60 Mo/s. Un de ces avantages est de pouvoir connecter théoriquement 127 périphériques. Il supporte de plus le hot plug-and-play (connexion ou déconnexion de périphériques alors que le PC fonctionne).

Bus firewire : c’est un bus SCSI série. Il permet de connecter jusqu’à 63 périphériques à des débits très élevés (100 à 400 Mo/s). Ces applications sont tournées vers la transmission de vidéos numériques.

Liaison pont nord/pont sud : ses caractéristiques dépendent du chipset utilisé. Chaque fabricant a en effet développé une solution propriétaire pour connecter les deux composants de leur chipset. Pour Intel, c’est Intel Hub Architecture (IHA) dont les débits atteignent 533 Mo/s. Pour Nvidia (en collaboration avec AMD), c’est l’HyperTransport qui atteint des débits de 800 Mo/s. Remarques :

Tous les bus « internes » (PCI, IDE, AGP) vont être amenés à disparaître très rapidement et seront remplacés par des bus série :

Le Serial Ata, remplaçant du bus IDE, présente des débits de 150 Mo/s qui passeront bientôt à 300 Mo/s dans la prochaine révision du bus. Il permet de connecter des disques durs ou des lecteurs optiques.

Le PCI Express, remplaçant des bus PCI et AGP, permet d’atteindre des débits de 250 Mo/s dans sa version de base qui peuvent monter jusqu’à 8Go/s dans sa version x16 destinée à des périphériques nécessitant des bandes passantes très élevées (application graphique).

Les bus de connexions filaires tendent à être remplacés par des systèmes de communications sans fils. A l’heure actuelle, il existe :

le Bluetooth qui offre actuellement un débit de 1 Mb/s pour une portée d’une dizaine de mètre et qui va servir à connecter des périphériques nécessitant des bandes passantes faibles (clavier, souris, etc…).

le WIFI (WIreless FIdelity Network) qui permet de connecter des ordinateurs en réseau. La dernière révision permet des débits de 54 Mb/s. Exemple : Carte mère ASUS A7N8X 6.1.2 Le microprocesseur

Le microprocesseur est bien entendu l’élément essentiel du PC. Nous avons vu que les performances d’un microprocesseur étaient liées à son architecture et sa fréquence de fonctionnement. A l’heure actuelle, le marché des microprocesseurs pour PC est dominé par deux principaux constructeurs : Intel et AMD. Ceux-ci ont adopté deux stratégies différentes pour réaliser des microprocesseurs toujours plus performants. Intel, fort de son savoir faire, a choisi de fabriquer des microprocesseurs toujours plus rapide en terme de fréquence de fonctionnement alors qu’AMD essaie plutôt d’optimiser ses architectures afin qu’elles soient capables d’exécuter toujours plus d’instructions par cycle d’horloge. Ces deux optiques se retrouvent dans les références des microprocesseurs de chaque marque. Lorsqu’Intel désigne chaque nouveau microprocesseur par sa fréquence, AMD préfère utiliser un P-Rating se référant aux performances des microprocesseurs Intel. Chaque fondeur utilise des sockets et des chipsets différents pour leurs microprocesseurs. Ainsi, le choix d’un microprocesseur impose forcément un choix sur un type de carte mère. Pour connaître les performances d’un microprocesseur, il ne faut donc pas se fier à la seule valeur de sa fréquence de fonctionnement. Il faut prendre en compte toutes les caractéristiques liées à son architecture et ne pas oublier de l’entourer d’un chipset et d’une mémoire performants. La dernière chose à ne pas omettre lorsqu’on choisit un microprocesseur est son système de refroidissement. En effet, plus la fréquence augmente et plus la dissipation thermique sera importante. Un microprocesseur mal refroidit peut entraîner des dysfonctionnements au sein du PC voir même la destruction du microprocesseur lui même. Il faut prévoir un système d’air cooling (ventilateur + radiateur ou heat pipe) ou de water cooling (circuit de refroidissement à eau).

Connecteur PCI

Connecteur AGP Chipset Socket

Connecteur IDE

Connecteur RAM

Connecteurs Externes (port série, parallèle, firewire, USB, etc…) Connecteur floppy