Le BUS informatique : qu’est-ce que et à quoi cela sert

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Le BUS informatique est un dispositif de liaison et de communication entre plusieurs composants hardware.
Dans un ordinateur, il assure donc la communication entre différents composants essentiels d'un PC.
On peut parfois trouvés différents noms comme le bus d'adresse, bus de données ou bus local.

Dans cet article vous trouverez des explications et exemples de BUS utilisés dans les PC.

Le BUS informatique : qu'est-ce que et à quoi cela sert

Qu'est-ce qu'un BUS informatique

C'est donc un système de transfert de données entre différentes parties fonctionnelles du PC.
Pou cela, le BUS utilisent des voies de communications entre ces composants.

Pour que les communications se fassent correctement et soient acheminées au bon destinataire, un BUS peut se composer des éléments suivants :

  • les données : soit l'information à transmettre
  • les adresses : avec les composants sources et de destination de la donnée
  • le contrôle : un ensemble de données de contrôle (taille du message, type de donnée, type d'action)

Bus parallèle vs bus série

Un bus informatique peut transmettre ses données en utilisant une méthode de communication parallèle ou série.
Avec un bus parallèle, les données sont transmises plusieurs bits à la fois. Cependant, avec un bus série, les données sont transférées un bit à la fois.

La plupart des systèmes actuels ne disposent pas de ports parallèles et série car ils ont été remplacés par USB 2.0 ou USB 3.0.
En effet, par le passé, les PC étaient équipés notamment d'un Port parallèle LP1 pour les imprimantes.
L'USB repousse les limites de débits, de périphériques pouvant être connectés en même temps sans nécessiter de réserver un IRQ.

Les caractéristiques d'un BUS

Un bus se caractérise par la quantité d’informations qu'il peut transférer par unité de temps, c'est le taux de transfert (débit).

  • la fréquence de l'horloge du bus, exprimée en hertz
  • la largeur du bus

Largeur du BUS et nombre de voies

Le bus contient plusieurs fils (lignes de signaux) avec des informations d'adressage décrivant l'emplacement mémoire de l'endroit où les données sont envoyées ou récupérées.
Chaque fil du bus transporte un ou plusieurs bits d'informations, ce qui signifie que plus un bus a de fils, plus il peut adresser d'informations.

On parle alors de largeur du BUS.
La largeur du bus de données reflète la quantité maximale de données pouvant être traitées et livrées en une seule fois.
C'est le nombre de bits que le bus peut transmettre simultanément.

Par exemple, un ordinateur avec un bus d'adresses 32 bits peut adresser 4 Go de mémoire et un ordinateur avec un bus 36 bits peut adresser 64 Go de mémoire.

Le débit et taux de transfert

Le débit ou taux de transfert est la quantité de données qu'il peut transmettre par unité de temps.
C'est le nombre de paquets de données envoyés ou reçus par seconde.
Il peut s'exprimer en octet/s.

Par exemple, un BUS PCI-E 4.0 16x a un taux de transfert de 32 GB/s.

Le BUS interne

Le BUS interne du PC est la communication entre les composants internes du PC.
Soit donc la communication entre le processeur, la mémoire et la carte vidéo et aussi les périphériques de stockages ou d'E/S.
Plusieurs BUS entrent en jeu.

Voici l'architecture des PC avant 2004 :

  • Le northbridge qui relie le processeur aux composants rapides comme la mémoire RAM ou la carte vidéo via le PCI-Express
  • Le southbridge qui le relie à tous les périphériques internes plus lents comme le clavier, la souris, carte Ethernet, les ports E/S parallèles
  • Le bus PCI utilisé pour la connexion entre le southbridge et tous les périphériques externes (disques durs, imprimante, etc.)

Le northbridge et southbridge sont reliés par le Front-side bus (FSB).

Le northbridge et le southbridge avec les différents BUS
source https://computer.howstuffworks.com/motherboard4.htm
Le rôle et définition Chipset northbridge, southbridge PCH, FCH dans le fonctionnement d'un PC
source https://fr.wikipedia.org/wiki/Front_side_bus

Depuis 2004, la structure des PC a changé avec l'arrivé du bus PCI Express et le Platform Controller Hub (PCH) chez Intel et le Fusion Controller Hub chez AMD.
Dans cet architecture, les périphériques rapides (cartes graphiques et parfois SSD).
Le FSB disparaît au profit du Direct Media Interface (DMI).
La suppression du northbridge a permis un gain de bande passane et de performances.
Les périphériques plus lent sont reliés quant à eux au chipset.

Architecture Intel avec Direct Media Interface (DMI), BUS PCI-E et périphériques

J'en parle dans cet article :

PCI Express (PCIe/PCI-E)

Le PCI Express est un type BUS qui permet l'ajout de carte d'extension à un ordinateur comme une carte graphique, carte audio.
Une carte mère possède plusieurs ports ou slots PCI plus ou moins rapides avec des nombres de voies différents (16x, 8x, 1x).
Enfin le PCI Express se distingue par des versions 4.0, 3.0 avec des débits différents.

Pour plus de détails :

Les BUS d'extension

D'autres bus de communication communiquent également avec le processeur mais sont externes au système, tels que Universal Serial Bus, RS-232, Controller Area Network (CAN), eSATA et autres.

Par le passé, on peut aussi avoir les BUS d'extension suivants :

  • ISA - Industry Standard Architecture
  • EISA - Extended Industry Standard Architecture
  • MCA - Micro Channel Architecture
  • VESA - Video Electronics Standards Association
  • PCMCIA - Personal Computer Memory Card Industry Association
  • AGP - Accelerated Graphics Port
  • SCSI - Small Computer Systems Interface

USB (Universal Serial Bus)

L'USB est un standard de connectique, protocoles et communications qui permet la connexion de périphériques externes à un PC.
De nos jours, la plupart des appareils et périphériques externes utilisent la connexion USB.

Ce standard évolue dans le temps avec des versions d'USB qui se succèdent avec des vitesses et débits plus importants.
Actuellement, la dernière version est l'USB 3.2.

On trouve donc des prises USB type-c, a, b, mini USB et Micro-B avec des tailles différents utilisés par des versions différents de l'USB.
Par exemple, le mini USB existe que pour de l'USB 2.0 ou 3.0.

SATA

Serial ATA (SATA, abrégé de Serial AT Attachment) est une interface de bus informatique qui connecte des adaptateurs de bus hôte à des périphériques de stockage de masse tels que des disques durs, des lecteurs optiques et des lecteurs SSD.
Serial ATA a succédé à la précédente norme Parallel ATA (PATA) pour devenir l'interface prédominante pour les périphériques de stockage.

La norme se décomposent en différents autres connectiques comme le eSATA, mSata, eSATAp.

Enfin Serial ATA est peu à peu remplacer par SATA Express (SATAe) qui utilise la connexion PCI-Express pour un gain de performance.
Elle abandonne aussi l'interface AHCI (Advanced Host Controller Interface) au profit de NVM Express (NVMe) comme interface de périphérique logique.

Liens

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