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 "voies" nécessaires à la communication des différents composants en mutualisant les communications sur une seule voie de données, c'est la raison pour laquelle la métaphore d'"autoroute de données" est parfois utilisée.

Dans le cas où la ligne sert uniquement à la communication de deux composants matériels, on parle de port matériel (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 simultanée. Une nappe de 32 fils permet ainsi de transmettre 32 bits en parallèle. On parle ainsi de "largeur" pour désigner le nombre de bits qu'un bus 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.

• Le NorthBridge (Pont Nord ou Northern Bridge) 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. Il est parfois appelé GMCH, pour Graphic and Memory Controller Hub.
• Le SouthBridge (Pont Sud ou Southern Bridge appelé également contrôleur d'entrée-sortie ou contrôleur d'extension) gère les communications avec les périphériques d'entrée-sortie. Le pont sud est également appelé ICH (I/O Controller Hub).

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).

Voici un tableau récapitulant les caractéristiques des principaux bus :

Norme	Largeur du bus (bits)	Vitesse du bus (MHz)	Bande passante (Mo/sec)
ISA 8-bit	8	8.3	7.9
ISA 16-bit	16	8.3	15.9
EISA	32	8.3	31.8
VLB	32	33	127.2
PCI 32-bit	33		127.2
PCI 64-bit 2.1	64	66	508.6
AGP	32	66	254.3
AGP(x2 Mode)	32	66x2	528
AGP(x4 Mode)	32	66x4	1056
AGP(x8 Mode)	32	66x8	2112
ATA33	16	33	33
ATA100	16	50	100
ATA133	16	66	133
Serial ATA (S-ATA)	1		180
Serial ATA II (S-ATA2)	2		380
USB	1		1.5
USB 2.0	1		60
Firewire	1		100
Firewire 2	1		200
SCSI-1	8	4.77	5
SCSI-2 - Fast	8	10	10
SCSI-2 - Wide	16	10	20
SCSI-2 - Fast Wide 32 bits	32	10	40
SCSI-3 - Ultra	8	20	20
SCSI-3 - Ultra Wide	16	20	40
SCSI-3 - Ultra 2	8	40	40
SCSI-3 - Ultra 2 Wide	16	40	80
SCSI-3 - Ultra 160 (Ultra 3)	16	80	160
SCSI-3 - Ultra 320 (Ultra 4)	16	80 DDR	320
SCSI-3 - Ultra 640 (Ultra 5)	16	80 QDR	640