Les fonctions et caractéristiques des bus systèmes

1  LES DIFFERENTS BUS D’EXTENSION
2  LE BUS ISA (INDUSTRY STANDARD ARCHITECTURE)
3  LE BUS VLB (VESA LOCAL BUS)
4  LE BUS EISA (EXTENDED INDUSTRY STANDARD ARCHITECTURE)
5  LE BUS MCA (MICRO CHANNEL ARCHITECTURE)
6  LE BUS PCI (PERIPHERAL COMPONENT INTERCONNECT).
6.1  COMMENT SONT « GERES » LES INTERRUPTIONS?
7  LE BUS AGP (ACCELERATED GRAPHIC PORT)
8  LE BUS PCMCIA
9  LES SLOT AMR ET CNR
10  ANNEXE : PRINCIPALES CARACTERISTIQUES DES DIFFERENTS BUS

Les différents bus d’extension
Un bus est en fait un ensemble de « fils de cuivre » qui relient les différents sous-ensembles d’un ordinateur sur lesquels sont transmises des informations (données, adresses ou commandes). Comme le montre la figure suivante, il existe plusieurs bus sur les cartes mères des PC actuels, comme par exemple le bus système, les bus d’extension ISA, PCI et AGP.

Le Bus ISA (Industry Standard Architecture)
L’architecture ISA ( Industry Standard Architecture ) a été inventée en 1981 par IBM lors de la sortie du PC. Cette première version permettait des échanges de données de 8 bits à une fréquence de 4.77Mhz. Lors de l’apparition du PC AT basé sur le 286, un connecteur ISA 16 bits fut créé. Ce dernier se différencie du 8 bits par :
– l’adjonction d’un second connecteur court de couleur noire qui porte le nombre de lignes de données à 16.
– la fréquence de travail qui est portée à 8.33 Mhz,.
Le calcul du débit théorique de ce type de slots est le suivant :
8Mhz x 16 bits = 128 megabits/seconde
128 megabits/seconde / 2 cycles 1= 64 megabits/secondes
64 megabits/secondes / 8 = 8Mo/ secondes

Le bus VLB (Vesa Local Bus)
Le bus VLB a été présenté en 1992, il est basé sur une norme VESA (Video Electronic Standard Association), ce bus est une évolution du bus ISA.
Il permet des débits nettement améliorés en utilisant la même fréquence que la carte-mère (soit 25, 33voire 40 Mhz au maximum) . De plus la largeur du bus de données est de 32 bits. Ces fonctionnalités lui permettent ainsi d’obtenir des débits théoriques de l’ordre de 120 à 140 Mo/s,
en fonction de la fréquence de la carte mère. Techniquement parlant, le VLB est une extension du bus local du processeur, il travaille donc à la même fréquence que de la carte-mère. Ce procédé, qui à l’avantage d’être extrêmement économique, présente certaines limitations. Le bus
local processeur n’étant pas dimensionné à cet effet, il est impossible de mettre plus de 3 cartes VLB dans un PC.

Le bus EISA (Extended Industry Standard Architecture)
Le bus EISA a été annoncé par un consortium de fabricants (sauf IBM) en 1988 comme réponse au bus MCA d’IBM. En effet, l’utilisation du bus MCA aurait obligé les fabricants à payer des royalties à IBM, ce qui n’est pas le cas avec le bus EISA. Cette architecture est présentée comme une suite au bus ISA. Elle est aussi basée sur une fréquence de 8.33 Mhz, mais utilise un bus 32 bits. De cette façon, un débit théorique de 33 Mo/seconde a pu être atteint. L’apparence d’un slot EISA est la même qu’un slot ISA 16 bits, si ce n’est qu’il est plus haut. Il reste intégralement compatible ISA (8 et 16 bits) grâce à l’usage de détrompeur. Si une carte EISA est insérée, elle s’enfoncera plus profondément, étant ainsi connectée avec plus de contacts. En fait, deux autres technologies ont été implémentées sur ce type de slot. D’une part le Bus Mastering et d’autre part un paramétrage automatique des cartes. Le Bus Mastering permet de gérer le flux de données de façon intelligente. Virtuellement, une carte EISA est une carte qui possède son propre processeur, elle peut ainsi faire toutes les opérations désirées sans l’aide du processeur du PC. Le Bus Master est relié à un composant appelé ISP (Integrated System Peripheral), qui agit comme unité « d’arbitration ».

Le Bus MCA (Micro Channel Architecture)
L’architecture MCA est l’évolution du bus ISA proposée par IBM en 1987. Ce bus a une largeur de 32 bits et utilise la fréquence du processeur. A l’instar du EISA, il utilise aussi un système de Bus Mastering. Ce dernier est basé sur un chip nommé CACP (Central Arbitration Control Point) qui se charge de gérer les ordres de priorité entre les différents composants. Il évite ainsi qu’une carte monopolise le bus, et diminue les performances globales du système Les connecteurs utilisés utilisent un format propriétaire d’IBM. Cette société a en effet déposé un copyright sur le MCA, ce qui en a fortement limité la diffusion. En effet, à part IBM avec sa gamme PS/2, il n’existe qu’un nombre restreint de constructeurs qui ont accepté de payer des royalties à IBM. Ces connecteurs sont totalement incompatibles avec les autres formats du marché, qu’il s’agisse du ISA, du EISA, du VLB ou encore du PCI. Les cartes MCA sont aussi « autoconfigurées ». A cet effet, un fichier POS (Programmable Option Select) est livré avec chaque carte. Celui-ci doit être transmis au BIOS qui l’utilisera pour régler l’IRQ et l’adresse de la carte concernée. Sur un IBM PS/2, l’accès au Bios nécessite de booter sur une « disquette » de démarrage, qui est propre à chaque modèle de la gamme. Sans cette disquette, il vous sera impossible d’y apporter une quelconque modification.

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Cours architecture des ordinateurs (681 KO) (Cours PDF)