Boîtiers, alimentations et formats des cartes mères

Il ne nous reste plus qu'à assembler les composants (carte mère, processeur, mémoire, disque dur, ...) dans un boîtier pour en faire un ordinateur qui fonctionne. Cette partie ne s'adresse qu'aux ordinateurs bureautiques, pas aux portables, ni aux serveurs (cours de deuxième année).

L'ensemble des composants internes d'un ordinateur est rassemblé sur une carte mère principale qui accepte, via des connecteurs spécifiques, des bus et des ports (dans les nouveaux modèles), le processeur, la mémoire, carte graphique, réseau, ... La principale caractéristique d'une carte mère est liée au chipset. Chaque famille de processeur utilise une carte mère spécifique puisque le socket ou slot dans lequel s'insère le processeur est spécifique à chaque famille. De plus, cela ne suffit pas pour que la carte mère accepte le processeur. Les vitesses acceptées, tensions de processeurs, ... ont évoluées avec le temps, et même en fonction des sous familles. Pensez aux processeurs Pentium et Pentium MMX. Songez également au type d'alimentation utilisée par la carte mère: AT ou ATX.

Une carte mère est une carte en mylar rigide constituée de plusieurs couches sur les quelles les pistes de connexions sont imprimées (multicouche). Les pistes relient les circuits électroniques et connecteurs suivant un schéma électronique préalablement défini. Suivant le type de boîtier des composants, les circuits sont soudés par des pins au travers de la carte, d'autres (boîtiers SMD) directement sur la carte (collés). De par la complexité du schémas de base, la difficulté de trouver les composants spécifiques à la carte et le matériel nécessaire pour souder ces composants SMD (ils sont collés sur la carte puis le tout est passé dans un bain), la réparation d'une carte mère est impossible. En cas de panne, la seule solution est de la changer. Pour rappel, la carte mère doit être fixée au fond du boîtier en intercalant des en toises métalliques ou plastiques. Ces en toises sont parfois spécifiques au boîtier (hauteur), mais les pas de vis restent les mêmes.

Les PC d'assemblage utilisent des fixations normalisées carte mère - boîtier. Ce n'est pas toujours le cas dans les ordinateurs de marques, ce qui oblige à les remplacer par celles de la firme. En gros, si un ordinateur de marque tombe en panne, vous pouvez soit le jeter, soit payer le prix demandé par le fabricant.

21.2. Les formes de boîtiers PC.

La forme et la couleur des faces avants dépendent du fabricant et n'interviennent généralement pas dans le nombre d'emplacements. Méfiez-vous néanmoins de certaines marques de PC tel que Compaq ou Packard Bell qui utilisent des fixations internes nécessitant des adaptateurs spécifiques pour rajouter un périphérique de type graveur ou autre.

21.3. Les alimentations et boîtiers associés

Les alimentations utilisées sont toutes de type à découpage sera seront vues en deuxième: les protections électriques

Les premiers XT utilisaient leur propre alimentation. Si la forme et les fixations ont changées dans les 286 de type clones, les tensions d'alimentation présents sur les connecteurs sont restées les mêmes. Ces alimentations PC (incluent dans les boîtiers) sont appelées de type AT. Pour la connexion sur la carte mère, les fils noirs de chaque connecteurs (les masses) doivent se trouver au milieu.

Avec les premiers Pentium II, les alimentations (et donc les boîtiers) sont de type ATX. Dans ce cas, l'interrupteur n'est plus relié sur le réseau 240V, mais sur la carte mère: l'alimentation est toujours présente sur la carte mère. En appuyant sur l'interrupteur, le signal est envoyé sur la carte mère qui demande à l'alimentation de démarrer. Malheureusement, comme la carte mère est toujours sous tension, même avec l'ordinateur éteint, une sur-tension sur le réseau électrique provoque généralement des pannes irréversibles. De plus, en cas de sur-tension, il arrive que le PC ne démarre, ni ne s'éteigne plus. Il suffit de retirer la prise électrique quelques minutes et de la remettre avant de redémarrer le PC. Vous trouverez ci-dessous le brochage du connecteur d'alimentation sur la carte mère.

L'avantage de l'ATX, le PC se coupe tout seul (sous Windows 95/98 et Windows 2000) et peut redémarrer directement par un signal modem par exemple.

Certaines cartes mères dans la période de transition (1998 – 1999) autorisent l'utilisation des 2 types d'alimentations.

Le premier fournit une tension électrique de + 12 V DC sur un connecteur de 4 pins

Cette alimentation est référencée sous la norme ATX 2.03, aussi appelée ATX12V. Un Pentium IV nécessite minium une alimentation de 300 W pouvant fournir 20 A sur le +5 et 720ma sur le +5SVB. Avec des configurations courantes, les Pentium IV fonctionne sans les connecteurs d'alimentation auxiliaires, mais mieux vaut prévenir que guérir.

21.3.4. Autres caractéristiques d'une alimentation.

La puissance. Si les premiers 486 utilisaient des alimentations 120 W, le standard était plutôt de 200 W. Elle est de 300 W conseillée pour les Pentium IV. Plus vous insérez de périphériques dans un OC, plus l'alimentation doit être puissante. Dans le cas de 4 disques durs, l'alimentation doit minimum être de 300 W.

Certaines alimentations sont de type auto-régulées. Ces alimentations utilisent une sonde de température interne qui fait tourner le ventilateur uniquement en cas de besoin. Ces alimentations sont plus silencieuses.

21.4. Les formats de cartes mères.

21.4.1. Format XT.

Le format XT date des ordinateurs 8088 et 8086. Comme peu d'entre vous en rencontreront à part dans un musé, je passe. Ce format est spécifique à ces boîtiers (de même que les fixations alimentations). De toute façon, tous les composants sont spécifiques à ces machines: disques durs et contrôleurs, cartes écrans, ... En cas de panne, vous ne pouvez rien faire, même pas récupérer les données du disque via un autre PC. En plus, ces machines utilisent généralement le DOS 3.0 ou 3.3 dont la FAT n'est pas lisible par les DOS et forcément Windows supérieurs.

21.4.2. Format AT – Baby AT.

Le format AT (22 cm de large pour 33 de long) date des 286 et suivants (jusqu'aux Pentium MMX), les fixations mécaniques sont également normalisées. Ce format a évolué vers le Baby-AT plus petit mais compatible au niveau fixation et alimentation.

21.4.3. Format ATX

Basé sur une spécification d'INTEL sortie en 1997, les cartes mères ATX différent nettement des cartes AT. Déjà, le e processeur a été rapproché du connecteur d'alimentation, les ports de communication (USB, parallèle et série), le port clavier et souris (format PS2), les contrôleurs IDE et FD (comme pour les Pentium) sont intégrés sur la carte mère.

Le connecteur d'alimentation a été complètement modifié. Ceci affecte les spécifications du régulateurs de tension, maintenant intégré dans l'alimentation, alors que les circuits et leurs refroidisseurs étaient autrefois intégrés sur la carte mère. De ce fait, la fabrication d'une carte mère est moins coûteuse.

21.4.4. Format LPX

Ce format a été utilisé par Western Digital en 1987. Les spécificités n'ont jamais été réellement publiées. Compaq et Packard Bell ont été les premiers utilisateurs. Les slots d'extension ne sont pas fixés sur la carte comme dans les formats AT et ATX, mais à l'aide d'une carte fixée perpendiculairement à la carte mère. Ceci explique que les boîtiers utilisant ce format sont souvent de faible hauteur. Actuellement, à part pour certaines machines spéciales (pensez au serveur "en rack"), ce format n'est plus utilisé.

21.4.5. Format NLX

Lancé en 1997, ce format est basé sur le LPX. Il intègre des caractéristiques mécaniques identiques, avec 2 cartes distinctes. La première reprend le processeur, la mémoire cache, la RAM ainsi que les ports intégrés. La deuxième carte reprend les slots d'extension. En démontant le boîtier, seule la carte principale est enlevée, l'autre restant en place. Les technologies actuelles sont toutes intégrées sur ces cartes, AGP, USB

21.5. Le paramétrage des cartes mères.

En plus des caractéristiques mécaniques et type d'alimentation, les cartes mères incluent des caractéristiques propres qui permettent d'insérer les processeurs "acceptés", mémoires, cartes d'extension, ... Il va déterminer si une carte mère accepte ou non les caractéristiques envisagées. Nous voici au cœur de la pratique en électronique hardware. Au chapitre suivant, nous verrons le paramétrage de chaque modèle de carte mère pour PC.

1. la famille de processeur (286, 386, 486, Pentium (MMX), Pentium II, ...): socket d'insertion, vitesse externe et interne (horloge, multiplicateur) et tension d'alimentation (avec éventuellement le slot processeur). Le chipset fait également partie de cette catégorie.

2. Mémoires: type (simm 30 c, simm 72c, Dimm, ...) et tension (uniquement pour les DIMM).

3. type de contrôleur disques durs (PIO, UDMA, ...) sous peine que le disque dur ne soit pas détecté, ou que sa capacité soit fausse.

5. Le BIOS : enregistré sur des ROM ou des Eproms dans les anciens PC (ce qui empêche toute mise à jour).

Remarquez que certaines spécificités sont directement déterminées par le chipset comme nous l'avons déjà vu.

Le paramétrage des cartes mères passe par les spécificités du processeur (vitesse externe, multiplicateur, tension d'alimentation, type éventuellement pour le Dual tension), alimentation des Dimm, taille du cache L2 dans certains cas et quelques spécificités liée à la carte mère ou aux bus.

21.5.2. Le Bios

Le bios est constitué de 2 composants: un programme firmware qui gère la carte mère et une mémoire sauvegardée par batterie.

Par les premiers chapitres traitant des systèmes à Microprocesseur, nous avons vu que lorsqu'un système à microprocesseur démarre, le processeur lit un programme de départ situé à une adresse fixe (qui diffère suivant le processeur). Ce programme permet de paramétrer les différents périphériques. Dans notre cas, le programme BIOS démarre la carte écran, teste la présence du clavier, des disques durs, ...

Si le BIOS est le programme, la carte mère inclut une mémoire qui permet de sauvegarder les paramètres que vous choisissez. En cas de problème, chaque carte mère inclut un pontage qui remet cette mémoire à zéro. La mémoire est sauvegardée par une pile (un accumulateur pour les 486 et inférieurs). Si la pile est mauvaise, la machine recherche des lecteurs de disquette 5"1/4, et pas de disques durs pour les 486 et inférieurs, reprend les paramétrages par défaut pour les pentium et supérieurs (détection de disques durs automatiques). Dans tous les cas, l'horloge n'est plus sauvegardée et la date est donc fausse. En effet, cette pile est également utilisée par le RTC lorsque le PC est éteint. Actuellement, le setup est sauvegardé dans une mémoire flash.

Si jusqu'aux premiers PENTIUM, vous pouviez rencontrer les BIOS de marque Award et AMI, seul Award subsiste (excepté pour certains produits de marque). Comme le but de ce chapitre est l'installation d'une carte mère, nous irons forcément dans ces BIOS.

Avec la technologie, les BIOS ont forcément évolué. De plus, ils ont été adapté aux différents processeurs. Certains BIOS acceptent même directement les souris. Nous verrons donc quelques modèles de BIOS en fonction de l'évolution: 486, Pentium, Pentium II, ... pour chaque carte mère.