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21.1. Introduction.

Nous savons maintenant ce qui caractérise un ordinateur PC: microprocesseur, chipset, bus internes, mémoire, ports, … Reste à assembler ces composants dans un boîtier pour en faire un PC qui fonctionne. Cette partie ne s'adresse qu'aux PC bureautiques. Les serveurs professionnels utilisent des alimentations à découpage dédoublées, déconnectables à chaud, qui seront vues dans le cours de deuxième dans les spécificités serveurs et suivant.

L'ensemble des composants d'un PC est raccordé sur une carte mère principale qui accepte, via des connecteurs spécifiques, des bus et des ports (dans les nouveaux modèles), le processeur, la mémoire, les cartes écran, réseau, ... La première caractéristique d'une carte mère est le type d'alimentation: AT (ancienne génération) ou ATX (nouvelle génération).

Une carte mère est une mince carte de mylar rigide, généralement vert ou ambre, constituée de plusieurs couches feuilletées. Des circuits de connexion ont été au préalable imprimés sur chaque couche (on parle de multicouche). Les circuits de connexion (pistes) connectent les circuits électroniques et connecteurs entre-eux suivant un schéma électronique défini au préalable. Certains circuits sont soudés par des pattes au travers de la carte, d'autres sont directement soudés sur la carte. Ces derniers circuits sont de type SMD. A cause de la complexité du schémas de base, la difficulté de trouver les composants spécifiques à la carte et le matériel nécessaire pour souder des composants SMD (ils sont collés sur la carte puis le tout est passé dans un bain), il est impossible de "réparer" une carte mère. En cas de problème, la seule solution est de la changer. Pour rappel, la carte mère doit être fixée via des en toises métalliques ou plastiques à l'intérieur du boîtier. Ces en toises sont parfois spécifiques au boîtier (hauteur), mais les pas de vis restent les mêmes.

Les standards de fixations mécaniques posent souvent quelques problèmes. Les PC assemblés utilisent systématiquement des fixations normalisées. Les produits de marques (Compaq, Dell, IBM, Hewell Packard pour ne citer qu'eux) utilisent des cartes propriétaires (spécifiques à la marque) et ne peuvent être remplacées que par des cartes de la même marque et même souvent du même modèle. En gros, si un PC de marque tombe en panne, vous pouvez soit le jeter, soit payer le prix demandé par le fabricant.

21.2. Forme de boîtier.

On caractérise les boîtiers selon la taille.

. Les desktop sont des boîtiers plats qui se posent sur le bureau

. Les mini-towers sont de type petite tour. Généralement, vous avez 2 emplacements pour périphériques 5"1/4 (lecteurs CD-ROM par exemple) et 1 ou 2 emplacements 3"1/2 (lecteur de disquette)

. Les midi-towers sont également de type tour, néanmoins, le nombre d'emplacements est supérieurs: 3 X 5"1/4 et 1 ou 2 X 3"1/2, les emplacements internes permettent généralement l'implantation de 2 disques durs internes.

. Les maxi-towers de type tour sont rarement utilisés, ils permettent jusque 6 périphériques 5"1/4. Ils étaient autrefois réservés pour des serveurs.

. Les boîtiers industriels se fixent dans des racks. Les dimensions de ces racks sont standardisés (19") pour reprendre également des HUB ou des Switch (cf. cours de deuxième)

La forme et la couleur des faces avants dépendent du fabricant et n'interviennent généralement pas dans le nombre d'emplacements. Méfiez-vous néanmoins les PC de marques utilisent souvent des fixations internes spécifiques pour rajouter un graveur ou autre.

21.3. Alimentation PC et boîtiers associés

Le fonctionnement d'un alimentation à découpage sera vu en deuxième dans le chapitre 12 avec les protections électriques

  21.3.1. Alimentation AT

Brochage d'une alimentation AT

Le connecteur 230 V passe directement de la prise électrique extérieure vers l'interrupteur (généralement en face avant). Il revient vers l'alimentation ensuite. Bricoler sur l'interrupteur nécessite de RETIRER LA PRISE ELECTRIQUE. 

Les fils Black (noir) et White (blanc) viennent du réseau électrique (en passant directement à travers l'alimentation) puis repartent à l'alimentation par les fils Brown (brun) et blue (bleu). Ces couleurs peuvent changer d'une alimentation à l'autre, les couleurs sont la plus part du temps imprimées sur l'alimentation AT.

21.3.2. Alimentation ATX pour PC 

Depuis 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 220V, mais sur la carte mère. L'alimentation alimente en permanence la carte mère avec une tension de vérification. En appuyant sur l'interrupteur, le signal est envoyé sur la carte mère qui demande à l'alimentation de démarrer. Ceci n'est pas sans risques. Comme la carte mère est toujours sous tension, même PC éteint, une surtension sur le réseau électrique provoque généralement des pannes irréversibles. De plus, en cas de surtension, 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 ATX 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.

Brochage d'une alimentation ATX

Certaines cartes mères dans la période de transition (1998 – 1999) les possédait 2 modes de connections.

21.3.3. Alimentation ATX pour Pentium 4.

Les ordinateurs Pentium IV nécessitent deux connecteurs d'alimentation supplémentaires.

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

Le deuxième fournit des tensions de + 3,3V et 5V sur un connecteur 6 pins.

Cette alimentation est référencée sous la norme ATX 2.03, aussi appelée ATX12V. Un Pentium IV nécessite minimum 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 des alimentations.

On retrouve d'autres caractéristiques des alimentations AT et ATX:

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

Certaines alimentations sont de type autorégulées. 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. Format de carte mère.

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.

Avec l'introduction du 286 en version assembleur, les constructeurs de cartes mères ont normalisé les fixations mécaniques de ces cartes. Ceci permet d'insérer n'importe quelle carte mère AT dans un boîtier de type AT.

Le format des cartes mères AT est de 22 cm de large pour 33 cm de long. Il fut très utilisé avec les cartes pour 286, 386, 486 et Pentium. Les fabricants de carte mère ont suivant réduit la longueur au fur et à mesure de l'évolution dans l'intégration des circuits intégrés dans un seul boîtier et de l'évolution du multicouche des cartes mères.

21.4.3. Format ATX

Basé sur une spécification d'INTEL de 1997, les cartes mères ATX différent nettement des cartes AT. L'ergonomie a été complètement remaniée. Le processeur a été rapproché de l'alimentation électrique. Désormais, les ports série, parallèle, contrôleurs IDE et FD, PS2 (clavier et souris), USB sont directement intégrés sur la carte mère. Déjà dans les cartes Pentium, les ports IDE et FD étaient intégrés sur la carte mère. Ceci est du à l'intégration de la fonction IDE et FD dans le chipset.

Le connecteur a été complètement revu. 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. Ces cartes restent sous tension lorsque le PC est éteint. Un simple signal via un interrupteur redémarre la carte mère.

21.4.4. Format LPX

Ce format de carte mère 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 de carte mère est basé sur le LPX. Il intègre des caractéristiques mécaniques identiques, avec 2 cartes distinctes. La première intègre le processeur, la mémoire cache et la mémoire vive ainsi que les ports intégrés. La carte fille intègre les slots d'extension. Lors du démontage du boîtier, seule la carte principale est retirée, la carte fille restant en place. Les technologies actuelles sont toutes intégrées sur ces cartes, AGP, USB

21.5. Le paramétrage des cartes mères.

21.5.1. Introduction.

Outres les caractéristiques mécaniques et alimentation AT, ATX, 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.

Comme nous l'avons vu, la carte mère doit répondre à certains impératifs:

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.

4. slots d'extension disponibles (ISA, VLB, PCI, AGP, ...): nombre et types.

5. Le BIOS : sur les anciennes machines, le BIOS était enregistré sur des ROM ou des Eproms, ce qui empêche toute mise à jour. Le Bios est souvent limité pour un certain nombre de processeurs (vitesse par exemple) ou ne reconnaît pas certaines fonctions.

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 différents. Un programme firmware qui gère la carte mère (le BIOS proprement dit) et une mémoire sauvegardée par batterie pour les paramètres du SETUP.

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 type de 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, les cartes mères incluent une mémoire permet de sauvegarder les paramètres que vous choisissez par le SETUP. En cas de problème, il y sur chaque carte mère un pontage à modifier qui réinitialise les paramètres par défaut. 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 (cette pile est également utilisée par le RTC - Real Time Clock- lorsque le PC est éteint).

Si jusqu'aux premiers PENTIUM, vous pouviez rencontrer les BIOS de marque Award et AMI, seul Award subsiste (excepté pour certains produits de marque).

Avec la technologie, les BIOS évoluent et sont adaptés aux différents processeurs. Certains BIOS acceptent même directement les souris. Nous verrons la configuration du BIOS - setup dans un chapitre ultérieur, quelques modèles de BIOS en fonction de l'évolution: 486, Pentium, Pentium II, ... pour chaque carte mère