Introduction à la notion de bus

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Introduction à la notion de bus

On appelle bus, en informatique, un ensemble de liaisons physiques (câbles, pistes de circuits imprimés, ...) pouvant être exploitées en commun par plusieurs éléments matériels afin de communiquer.

Les bus ont pour but de réduire le nombre de traces nécessaires à la communication des différents composants en mutualisant les communications sur une seule voie de données.

Dans le cas où la ligne sert uniquement à la communication de deux composants matériels, on parle parfois de port (port série, port parallèle, ...).

Caractéristiques d'un bus

Un bus est caractérisé par le volume d'informations transmises simultanément (exprimé en bits), correspondant au nombre de lignes sur lesquelles les données sont envoyées de manière simultané. Une nappe de 32 fils permet ainsi de transmettre 32 bits en parallèle. On parle ainsi de "largeur de bus" pour désigner le nombre de bits qu'il peut transmettre simultanément.

D'autre part, la vitesse du bus est également définie par sa fréquence (exprimée en Hertz), c'est-à-dire le nombre de paquets de données envoyés ou reçus par seconde. On parle de cycle pour désigner chaque envoi ou réception de données.

De cette façon, il est possible de connaître la bande passante d'un bus, c'est-à-dire le débit de données qu'il peut transporter, en multipliant sa largeur par sa fréquence. Un bus d'une largeur de 16 bits, cadencé à une fréquence de 133 Mhz possède donc une bande passante égale à : 

16 * 133.106 = 2128*106 bit/s,

soit 2128*106/8 = 266*106 octets/s

soit 266*106 /1024 = 259.7*103 Ko/s

soit 259.7*103 /1024 = 253.7 Mo/s

Afin d'augmenter le débit des bus, il existe des techniques permettant d'envoyer plus d'informations sur un même cycle :

  • le DDR (Double Data rate) permet d'envoyer deux fois plus d'informations par cycle
  • le QDR (Quadruple Data rate) permet d'envoyer quatre fois plus d'informations par cycle

Les principaux bus

On distingue généralement sur un ordinateur deux types de bus : le bus système (appelé aussi bus interne, en anglais internal bus ou front-side bus, noté FSB) et les bus d'extension (bus ISA, bus AGP et bus PCI) permettant de connecter des cartes d'extensions.

  • le bus système permet au processeur de communiquer avec la mémoire centrale du système (mémoire vive ou RAM). Le bus interne est lui-même subdivisé en deux bus :
    • Le bus d'adressage (appelé parfois bus d'adresses ou bus mémoire) transporte les adresses mémoire auxquelles le processeur souhaite accéder pour lire ou écrire une donnée.
    • Le bus de données véhicule les informations en provenance ou à destination du processeur.
  • le bus d'extension (parfois appelé bus d'entrée/sortie) permet aux divers composants de la carte-mère (USB, série, parallèle, cartes branchées sur les connecteurs PCI, disques durs, lecteurs et graveurs de CD-ROM, etc.) de communiquer entre eux mais il permet surtout l'ajout de nouveaux périphériques grâce aux connecteurs d'extension (appelés slots) connectés sur le bus d'entrées-sorties.
On appelle chipset (en français jeu de composants) l'élément chargé d'aiguiller les informations entre les différents bus de l'ordinateur afin de permettre à tous les éléments constitutifs de l'ordinateur de communiquer entre eux. Le chipset était originalement composé d'un grand nombre de composants électroniques, ce qui explique son nom; aujourd'hui il est composé de deux éléments :
  • Le NorthBridge est chargé de contrôler les échanges entre le processeur et la mémoire vive, c'est la raison pour laquelle il est situé géographiquement proche du processeur.
  • Le SouthBridge (appelé également contrôleur d'entrée-sortie ou contrôleur d'extension) gère les communications avec les périphériques d'entrée-sortie.
On parle généralement de bridge (en français pont) pour désigner un élément d'interconnexion entre deux bus.

Il est intéressant de noter que, pour communiquer, deux bus ont besoin d'avoir la même largeur. Cela explique pourquoi les barrettes de mémoire vive doivent parfois être appariées sur certains systèmes (par exemple sur les premiers Pentium, dont la largeur du bus processeur était de 64 bits, il était nécessaire d'installer des barrettes mémoire d'une largeur de 32 bits par paire).

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