Bus et Mémoires - Comprendre leur fonctionnement

Objectifs d'apprentissage

• Comprendre le rôle et l'architecture des chipsets dans un système informatique.
• Maîtriser les différents types de mémoires (RAM, SRAM, CMOS) et leurs caractéristiques techniques.
• Identifier les formats de mémoire comme le DIMM et leur impact sur les performances.
• Analyser le fonctionnement des bus système et leur importance dans la communication entre composants.
• Distinguer les normes de bus externes comme PCMCIA, CardBus et ExpressCard.

Public cible

Ce cours s'adresse aux étudiants en informatique, aux techniciens hardware, ainsi qu'aux passionnés souhaitant approfondir leur compréhension des composants internes d'un ordinateur. Une connaissance de base en architecture des systèmes est recommandée.

CHIPSETS

Le chipset est un ensemble de circuits intégrés qui orchestre les échanges de données entre le processeur, la mémoire et les périphériques. Il se compose généralement d'un Northbridge (gérant les composants rapides comme la RAM et la carte graphique) et d'un Southbridge (connectant les périphériques plus lents tels que les ports USB ou SATA). Les chipsets modernes intègrent souvent ces deux éléments en un seul composant pour optimiser les performances.

LES MÉMOIRES

Les mémoires sont des dispositifs de stockage temporaire ou permanent essentiels au fonctionnement d'un ordinateur. Elles se catégorisent en mémoires vives (RAM), mémoires mortes (ROM), et mémoires cache (SRAM), chacune ayant des spécificités en termes de vitesse, de volatilité et d'usage.

La mémoire RAM

La mémoire RAM (Random Access Memory) stocke temporairement les données en cours de traitement par le CPU. Volatile, elle perd ses données une fois l'alimentation coupée. Les technologies courantes incluent la DDR4 et DDR5, offrant des débits élevés pour des performances optimales.

Les RAM vidéo

Dédiées aux cartes graphiques, ces mémoires (comme la GDDR6) sont optimisées pour des transferts massifs de données visuelles. Leur bande passante élevée permet de gérer des résolutions 4K ou des rendus 3D complexes.

Les RAM statiques (SRAM) (mémoire-cache)

Plus rapide mais plus chère que la DRAM, la SRAM est utilisée pour les mémoires cache du processeur (L1, L2, L3). Son architecture à transistors bistables élimine les besoins de rafraîchissement, réduisant les latences.

La mémoire CMOS

Cette mémoire non volatile stocke les paramètres du BIOS/UEFI (comme la date ou la configuration du matériel). Alimentée par une pile, elle conserve les données même lorsque l'ordinateur est éteint.

Le format DIMM (Dual Inline Memory Module)

Standard pour les barrettes RAM, le DIMM offre des contacts électriques indépendants sur chaque face. Les formats varient (SODIMM pour portables, RDIMM pour serveurs), avec des encoches anti-erreur pour éviter les mauvais branchements.

LES BUS

Les bus sont des canaux de communication reliant les composants d'un système. On distingue les bus système (comme le Front-Side Bus historique, remplacé par des interconnexions comme DMI chez Intel), les bus d'extension (PCI Express), et les bus de stockage (SATA, NVMe). Leur débit, exprimé en Go/s, influence directement les performances globales.

LES BUS : PCMCIA/PC CARD/CARDBUS/EXPRESSCARD

Ces normes décrivent des interfaces pour périphériques externes (cartes réseau, SSD portables). La PCMCIA (1990) a évolué vers le CardBus (32 bits), puis l'ExpressCard (basé sur PCIe et USB 2.0). Bien que supplantées par l'USB-C, ces technologies ont marqué l'ère des extensions modularisables pour ordinateurs portables.

Ce cours combine théorie et études de cas concrets (benchmarks de RAM, analyse de chipsets récents) pour illustrer l'impact de ces composants sur les performances. Des exercices pratiques (configuration BIOS, identification de bus) renforceront la compréhension.