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Cours HARDWARE 1 YBET Informatique

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21. Boîtier, alimentation et format des cartes mères PC

1. Formats de boîtiers - 2. Types d'alimentation et boîtier - 3. Format carte mère - 4. Paramétrage cartes mères

Après avoir analysé les différentes cartes et composants d'un ordinateur, il nous reste à alimenter (l'alim est la principale source de panne) et à assembler l'ensemble de ces composants. Pour alimenter suivant différentes tensions les composants, on utilise une alimentation (power supply). L'ensemble des composants est fixé sur une carte principale (la carte mère) qui reprend le chipset, les connecteurs, .... et le tout est assemblé dans un boîtier. Ce chapitre analyse ces trois composants d'un ordinateur.

Une carte mère est spécifique à un type de processeur, elle est alimentée par une alimentation ATX suivant différentes versions, en AT pour les anciennes jusqu'au Pentium. Le format de cette carte détermine également le type de boîtier utilisé, actuellement ATX (et de nouveau AT pour les anciens). Les fixations sont normalisées.

1. Forme de boîtier.

On caractérise les boîtiers selon les dimensions.

Le reste est plutôt une question de design. Certains boîtiers (notamment des PC de marque) utilisent souvent des adaptateurs métalliques ou plastiques pour ajouter un graveur DVD ou autre.

Tous les boîtiers ne sont pas équivalents. D'abord au niveau des métaux utilisés (simple tôle, aluminium, ...), refroidissement (les plus chères permettent généralement une meilleure circulation de l'air avec des ventilateurs silencieux directement intégrés), ...

2. Alimentation PC et boîtiers associés

Le fonctionnement d'un alimentation à découpage sera vu en deuxième dans le chapitre 12 avec les protections électriques. Les anciens ordinateurs utilisaient le type AT (y compris l'alimentation), les modèles actuels utilisent différents modèles en ATX.

22.1. Alimentation AT

connecteur Alimentation ATLes XT utilisaient une alimentation spécifique au niveau fixation, mais avec une connexion sur la carte mère identique à l'AT. En introduisant l'AT (à partir des 286 jusqu'au Pentium II), on a juste modifié les dimensions et fixations mécaniques.

Les fils noirs (masses) du connecteur sur la carte mère doivent se placer au milieu.

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.

Brochage du connecteur sur la carte mère et de l'interrupteur AT

Pin Description Pin Description
12 + 5V 6 Masse
11 + 5V 5 Masse
10 + 5V 4 - 12 V
9 + 5V 3 + 12 V
8 Masse 2 + 5 V
7 Masse 1 l'alimentation fonctionne correctement

Interrupteur réseau électrique alimentation PC AT

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

2.2. Alimentation ATX pour PC

Avec l'arrivée des Pentium II, Intel a développé une nouvelle alimentation reprenant des caractéristiques différentes, c'est le format ATX, lié aux boîtiers et cartes mères du même nom:

En restant connecté sur le réseau électrique, ces ordinateurs sont plus sensibles à des problèmes de réseaux électriques (y compris foudre, sur-tensions et transitoires) mais peuvent être redémarré via des périphériques externes. Si votre PC ne démarre plus suite à une sur-tension du réseau, enlevez la prise du réseau électrique quelques (dizaines de) minutes et remettez-là, ça remet la carte mère en mode standard. 

Connecteur alimentation PC type ATX

Brochage d'une alimentation ATX, 20 broches

3.3. Alimentation ATX pour Pentium 4 (ATX 2.03).

Les ordinateurs Pentium IV utilisent deux connecteurs supplémentaires sur la carte mère:

Connecteurs PC alimentation ATX 2.0

2.4. Alimentations actuelles

Le connecteur principal a été allongé de 4 pins (24) pour des tensions spécifiques aux processeurs. Certaines cartes mères fonctionnent sans, mais ce n'est pas la majorité.

2.5. Autres caractéristiques des alimentations.

La puissance en Watt définit les courants maximum que l'alimentation peut fournir. Si 120 Watts étaient suffisant pour les ordinateurs de début des années 2000, les modèles actuels nécessitent minimum 350 - 400 Watt, plus si vous utilisez une grosse carte graphique ou plusieurs disques durs.

Les modèles actuels intègrent des connecteurs SATA (disque dur et lecteur / graveur DVD). Des adaptateurs permettent de passer d'une connexion standard à un SATA.

Connecteurs PCI-Express: ces connecteurs sont utilisés par certaines cartes graphiques. Un adaptateur permet généralement de les connecter avec un standard.

Des alimentations de haut de gamme sont également plus silencieuses au niveau du ventilateur. 

3. Format de carte mère.

Comme pour les alimentations, les formats ont évolués avec la technologie, suivant celle des alimentations (et des boîtiers). Chaque format à ses dimensions, ses points de fixation au boîtier et son type d'alimentation.

Une carte mère reprend le chipset, des circuits périphériques, des bus, un socket processeur, ... La majorité des composants actuels sont au format SMD, collés à la fabrication de la carte. Ajoutez des composants spécifiques, l'absence des schémas électroniques, des pistes multicouches (donc invisibles puisque intégrées dans le mylar constituant la carte), ... réparer une carte mère est impossible.

La carte doit être fixée via des entretoises métalliques ou plastiques à l'intérieur du boîtier. La carte mère ne doit pas poser dans le fond.

Les points de fixations sont normalement spécifiques au type de carte mère - boîtier. Les ordinateurs de marque utilisent parfois leur propre standards. Pour les PC portables, elles sont spécifiques au modèle.

3.1. Format XT.

Le format XT est spécifique aux ordinateurs à base de 8088 et 8086 (les XT), le connecteur d'alimentation de la carte mère est le même que les AT.

3.2. Format AT – Baby AT.

Avec l'introduction du 286 (et suivant: 386, 486 et Pentium I et MMX) en version assembleur, les constructeurs de cartes mères ont normalisé les fixations mécaniques. Ceci permet d'insérer n'importe quelle carte mère AT dans un boîtier de type AT.

Les dimensions sont de 22 cm de large et 33 cm de long. La longueur a été réduite pour arriver aux mini AT avec une meilleure intégration des composants.

3.3. Format ATX

Défini par INTEL en 1997, le format ATX est le standard actuel (mais les alimentations ont évoluées comme vu ci-dessus). Contrairement aux anciennes, ce format reprend directement les contrôleurs E-IDE, SATA et lecteur de disquette, mais aussi les ports PS2 et USB externes.

Une autre différence importante, des tensions supplémentaires ont été rajoutées, la régulation ne se fait plus sur la carte mère mais directement par l'alimentation. 

Ce format est toujours celui utilisé actuellement.

3.4. Format LPX et NLX

Format développé par Western Digital en 1987 mais jamais réellement définit et utilisés principalement par Compaq et Packard Bell. Les bus d'extension sont rassemblés sur une carte spécifique qui s'insère dans un connecteur de la carte mère perpendiculairement. Ceci réduit la hauteur du boîtier.

Dérivé du LPX (1997), le NLX utilise aussi deux cartes distinctes mais intègre une alimentation de type ATX.

4. Le paramétrage des cartes mères.

Le format détermine les fixations et le type d'alimentation à utiliser. Par contre, le modèle de cartes mère (et surtout le chipset utilisé) détermine le type de processeur qui peut être utilisé, mais aussi le type de mémoires RAM, les bus et même des limitation de capacité des disques durs. Le chapitre suivant reprend le paramétrage de différents modèles de carte mère.

Comme caractéristique on retrouve:

1. le type de processeur (Athlon 64, Intel Dual Core 2, Xeon, Itanium, ...): socket, vitesse externe (FSB acceptés) et interne (horloge, facteur multiplicateur), ....

2. Mémoires RAM: simm, Dimm, DDR, DDR2, DDR3, DDR4 ... et tension d'alimentation pour les DIMM.

3. Contrôleur de disque dur (PIO, UDMA, SATA, ...) et capacités maximum acceptées.

4. bus d'extension (PCI, AGP, PCI-Express, ...): nombres de connecteurs et types.

5. Le BIOS: sur les anciennes machines, le BIOS était enregistré sur des ROM ou des Eproms, il est maintenant en mémoire flash, permettant des mises à jour (flashage). Le Bios est souvent limité pour un certain nombre de processeurs (vitesse par exemple) ou ne reconnaît pas certaines fonctions.

Actuellement, les cartes mères détectent automatiquement le microprocesseur (type, vitesses, tension d'alimentation). Dans les anciens modèles (du moins chez AMD), ces caractéristiques doivent être configurées manuellement Intégré depuis les mémoires RAM DDR, le SPD permet également de paramétrer automatiquement les tensions d'alimentation mais surtout vitesses de ces mémoires.

4.1 Le Bios - UEFI

Le bios est implanté sur chaque carte mère, il est spécifique. La première partie, le BIOS proprement dit, intègre les adresses d'interruptions, particularités et programmation des composants spécifiques, .... L'autre partie, le setup, permet de paramétrer certaines configurations de la carte mère. Le setup est une mémoire RAM sauvegardée par une pile (CR2032), pour le remettre à zéro, vous pouvez soit enlever la pile, soit utiliser le cavalier (ça s'appelle un clear Cmos) avec l'alimentation déconnectée du réseau électrique. Ceci remet les paramètres par défaut et supprime notamment le mot de passe du BIOS.

La batterie(ou une pile CR-2032) assure également l'alimentation d'un petit circuit RTC qui sert d'horloge pour l'ordinateur. Si la batterie est mauvaise, l'heure et la date ne sont plus sauvegardées.

Schéma d'une alimentation à découpage fonctionnement interne, appareils dérivés comme les onduleurs Pannes d'alimentations: les pannes liées aux alimentations dans un ordinateur
Dépannage d'une installation informatique, procédures en lignes Définitions du cours hardware 1: les définitions de tout le cours hardware 1
La suite du cours hardware 1 > 22. Connexion des cartes mères
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Révision 20/11/2014

Cours techniques: Le cours hardware première année (PC et périphériques). Le cours Hardware deuxième année (réseaux, serveurs et communications) - Les systèmes d'exploitation Windows

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