Les bus Entrée/Sortie

1. Les bus Entrée/Sortie (E/S ou I/O pour Input/Output)

2. Un bus, c’est quoi? Les bus sont des systèmes de câblage qui permettent la transmission d’information entre les composants d’un ordinateur (processeur, mémoire, carte graphique, …).

3. CPU BUS E/S intégrée CHIPSET E/S sur slot BUS BUS BUS RAM

4. Les différents types de bus Le bus système (ou bus processeur): • canal de communication entre le microprocesseur et les autres composants. • bus le plus rapide du système. Le bus mémoire: • il assure le transfert des données entre le microprocesseur et la mémoire vive (RAM).

5. CPU BUS PROC. E/S intégrée CHIPSET E/S sur slot BUS BUS BUS MEM. RAM

6. Les différents types de bus Le bus d’adresses et le bus de commandes: Il sont des sous-ensembles des bus système et bus mémoire. • le bus d’adresses indique l’adresse mémoire ou l’adresse d’un autre bus utilisée lors d’un transfert de données. • le bus de commandes véhicule tous les signaux utilisés pour synchroniser les différentes activités qui se déroulent dans les unités fonctionnelles de l’ordinateur.

7. Les différents types de bus Les bus E/S Il assurent la transmission des données à traiter entre les différents éléments de l’ordinateur. • les bus E/S de périphériques, à travers lequel les périphériques se parlent entre eux et avec l’ordinateur. • les bus E/S d’expansion, permettent l’ajout de cartes d’extensions dans l’ordinateur pour obtenir de nouvelles fonctionnalités.

8. CPU BUS PROC. E/S intégrée CHIPSET E/S sur slot BUS E/S BUS E/S BUS MEM. RAM

9. Caractéristique d’un bus • Largeur: le bus comporte un nombre de lignes parallèles, chacune d’entre-elles laissant passer un seul bit à la fois. Un bus comportant 32 lignes est un bus 32 bits • Fréquence: exprimée en mégahertz (MHz), correspond au nombre de fois que le bus est accédé par seconde. • Bande passante: on détermine la bande passante maximale d’un bus à partir de la valeur des deux caractéristiques précédentes. Si un bus 16 bits évolue à une fréquence de 8 MHz (1 Hertz = 1 impulsions/s), on peut estimer sa bande passante théorique maximale à : 8 x 16 = 128 Mbits/s = 16 Mo/s (1 octet équivaut à 8 bits).

10. Etude détaillée des normes de bus E/S

11. Un peu d’histoire… • 1975: l’Altair 8800 de MITS utilise un bus avec des connecteurs de 100 contacts, le bus Altair. • 1976: l’IMSAI 8080 utilise un bus semblable au bus Altair, renommé bus S-100. • Le bus S-100 est amélioré et standardisé pour devenir un standard IEEE, le bus IEEE-696. MITS (Micro Instrumentation Telemetry Systems). L’IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) est un organisme américain national de normalisation.

13. Les bus E/S d’expansions

14. Le bus ISA(Industry Standard Architecture) 1981: le premier PC d’IBM, le PC XT (eXtended Technologie), possède un bus directement relié au processeur: le bus XT. • Largeur: 8 bits • Fréquence: 4,77 MHz • Bande passante: 4,77 Mo/s

15. Carte et connecteur au format XT, 62 contacts

16. 1984: IBM produit le PC AT (Advanced Technologie). Le bus XT est étendu à 16 bits pour devenir le bus AT. • Compatible avec les carte au format 8 bits • Largeur: 16 bits • Fréquence: 6 MHz à l’origine, puis 8, 10 et 12,5 MHz

17. Carte et connecteur au format AT, 92 contacts (62+36)

18. 1987: standardisation des deux versions du bus (8 et 16 bits) à une fréquence de 8,33 MHz. Ce bus n’est plus directement relié au processeur, le bus ISA est né. • Largeur: 16 bits • Fréquence: 8,33 MHz • Bande passante: 16,66 Mo/s

19. Le bus MCA(Micro Channel Architecture) 1987: IBM tente d’imposer un nouveau standard, le bus MCA. • Largeur: 16 et 32 bits • Fréquence: 10 MHz • Bande passante: 40 Mo/s • Facilité de configuration • Supporte le bus mastering Le bus MCA est incompatible avec le standard ISA

20. Le bus EISA(Extended Industry Standard Architecture ) 1988: développement du bus EISA en réponse au bus MCA d’IBM. • Largeur: 32 bits • Fréquence: 8,33 MHz • Bande passante: 33,32 Mo/s • Facilité de configuration • Supporte le bus mastering Le bus EISA est compatible avec le standard ISA

21. Carte et connecteur au format EISA

22. Le bus local • Le problème: les bus E/S présenté jusqu’ici sont très lents, ils sont devenu de véritable goulet d’étranglement. Quel intérêt de posséder un microprocesseur cadencé à 66 MHz si le taux de transfert des données sur le bus d'E/S ne peut excéder 8 MHz ? • La solution: déplacer certains connecteurs d'extension du bus E/S à un endroit où ils peuvent bénéficier de la vitesse élevée du bus processeur. Cette architecture porte le nom de bus local (local bus).

23. CPU BUS PROC. E/S BUS LOCAL E/S intégrée CHIPSET E/S sur slot BUS E/S BUS E/S BUS MEM. RAM

24. Le bus VLB(VESA Local Bus) 1992: L’association VESA propose le bus VLB. • Largeur: 32 bits • Fréquence: 33 MHz • Bande passante: 132 Mo/s • Architecture bon marché • Meilleures performance avec le 486 d’Intel Un connecteur VLB se présente sous la forme d'un slot supplémentaire de 112 contacts dans le prolongement du connecteur ISA. VESA (Vidéo Electronics Standards Architecture)est une association à but non lucratif créée en 1989 par la société NEC définie les standards graphiques.

25. Carte et connecteur au format VLB

26. Le bus PCI(Peripheral Component Interconnect) 1992: Intel propose le bus PCI. Le bus PCI n'est pas un véritable bus local : il occupe un niveau intermédiaire situé entre les bus locaux fondamentaux et le bus d'E/S standard. • Largeur: 32 bits / 64 bits • Fréquence: 33 MHz / 66 MHz • Bande passante: 132 Mo/s / 528 Mo/s • Indépendant du processeur • Plug and Play (PnP), bus mastering

27. RAM BUS MEM. CONTROLEUR MEMOIRE BUS PROC. CPU BUS PCI CONTROLEUR BUS PCI E/S slot PCI BUS PCI BUS PCI E/S ISA ou EISA CONTROLEUR BUS E/S BUS E/S

28. Connecteurs et cartes PCI 32 bits

29. Connecteurs et cartes PCI 64 bits

30. Le bus AGP(Accelerated Graphics Port) 1997: L'AGP est mis au point et introduit par Intel dans le but de pallier aux déficiences du bus PCI en ce qui concerne la vidéo. • Largeur: 32 bits • Fréquence: 66 MHz • Bande passante: 264 Mo/s (1x)/ 2112 Mo/s (8x) • Technologie DMA et DIME • Bus mastering • Modes 2x, 4x, 8x

31. SYSTEME GRAPHIQUE AGP RAM BUS MEM. CONTROLEUR MEMOIRE BUS PROC. CPU BUS PCI CONTROLEUR BUS PCI

32. Connecteurs AGP (vue de profil)

33. Les bus E/S Périphériques

34. Le bus USB(Universal Serial Bus) 1998: L’USB 1.1 arrive sur le marché grand public. • 127 périphériques interconnectés • Débit maximal: 1,5 Mo/s • Facilité d´utilisation • Plug and Play • Hot Plug and Play 2002: L’USB 2.0 permet un débit de 60 Mo/s.

35. Connecteurs USB

36. Le bus SCSI(Small Computer System Interface) Créé en 1986, il permet également l’ajout de périphériques internes. Il nécessite l’ajout d’un contrôleur externe. Il existe 3 versions de ce bus: SCSI-1, SCSI-2, SCSI-3.

37. Connecteurs SCSI

38. Le bus IEEE-1394(FireWire) • L´IEEE 1394 permet de relier numériquement jusqu´à 63 périphériques. • Taux de transfert : 400 Mbits/s • câble fin et peu coûteux • Hot Plug and Play. • Garantie de bande passante pour tous les périphériques raccordés

39. Le bus IEEE-1394b • Bande-passante améliorée, passant ainsi de 400 Mbits/s à 800 Mbits/s

40. Connecteurs IEEE-1394 IEEE-1394 6 contacts IEEE-1394 4 contacts

41. Le bus PC-Card(PCMCIA) Conçu en 1989, La PCMCIA a entrepris de normaliser les cartes d'extension des machines portables au format carte de crédit, les PC-Card. • À l’origine, bus 16 bits, bande passante de 2 Mo/s • En 1995, une nouvelle version a été introduite, sous l'appellation CardBus : bus 32 bits, 33 MHz, supportant le bus mastering et dont la tension a été réduite à 3,3V (au lieu de 5V). PCMCIA (Personnal Computer Memory Card International Association) un est consortium de plus de 300 constructeurs informatiques.

42. Cartes au formats PC-Card Remarque : il existe une carte de type IV d'épaisseur 15,5 mm, mais elle n'est pas reconnue par le consortium PCMCIA.

43. Les canaux D.M.A • Il existe 8 canaux DMA sur un PC - Les 4 premiers ont une largeur de 8 bits. - Les 4 autres ont une largeur de 16 bits.

44. DMA0 : Libre • DMA1 : (carte son)\libre • DMA2 : controleur de disquettes • DMA3 : port parrallèle(imprimante) • DMA4 : controleur d’accés mémoire • DMA5 : (carte son)\libre • DMA6 : (SCSI)\libre • DMA7 : disponible

45. Fin de la présentation