Bus informatique
Source: Wikipédia sous licence CC-BY-SA 3.0.
La liste des auteurs de cet article est disponible ici.

Un bus informatique désigne l'ensemble des lignes de communication connectant les différents composants d'un ordinateur.

On distingue :

  • le bus système (ou bus interne) : il relie le microprocesseur à la mémoire (D'une manière générale, la mémoire est le stockage de l'information. C'est aussi le souvenir d'une information.) vive ;
  • le bus d’extension (ou bus d’entrées/sorties) : il relie le microprocesseur aux connecteurs d’entrées/sorties et aux connecteurs d’extension.

Par extension, le terme bus est également employé dans les architectures (Architectures est une série documentaire proposée par Frédéric Campain et Richard Copans, diffusé sur Arte depuis 1995.) de logiciels pour désigner un composant de connexion logicielle (voir ORB, EAI, Middleware (En informatique, un intergiciel (en anglais middleware) est un logiciel servant d'intermédiaire de communication entre plusieurs applications, généralement complexes ou distribuées sur un réseau informatique.), etc.) : on parle alors de bus logiciel (En informatique, un logiciel est un ensemble d'informations relatives à des traitements effectués automatiquement par un appareil informatique. Y sont inclus les instructions de traitement, regroupées sous forme...).

Description

Les bus sont situés à l'intérieur d'un même ordinateur (Un ordinateur est une machine dotée d'une unité de traitement lui permettant d'exécuter des programmes enregistrés. C'est un ensemble de circuits électroniques permettant de...) et permettent de connecter les différentes parties fonctionnelles de cet ordinateur entre elles. Un bus qui n'interconnecte que deux dispositifs est appelé un port.

Les informations transmises peuvent être les informations utiles à échanger entre les dispositifs ou des informations de contrôle (Le mot contrôle peut avoir plusieurs sens. Il peut être employé comme synonyme d'examen, de vérification et de maîtrise.) permettant de gérer l'état du bus lui-même.

Un bus est souvent caractérisé par une fréquence (En physique, la fréquence désigne en général la mesure du nombre de fois qu'un phénomène périodique se reproduit par unité de temps. Ainsi lorsqu'on emploie le mot fréquence sans...) et le nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) de bits d'informations qu'il peut transmettre simultanément. Lorsqu'un bus peut transmettre plus d'un bit d'information simultanément on parlera d'un bus parallèle, sinon d'un bus série. La fréquence donnée (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.) est tantôt la fréquence du signal ( Termes généraux Un signal est un message simplifié et généralement codé. Il existe sous forme d'objets ayant des formes particulières. Les signaux lumineux sont employés depuis la nuit des temps par les...) électrique sur le bus, tantôt la cadence de transmission des informations, qui peut être un multiple de la fréquence du signal.

Ainsi un bus de 32 bits dont le signal a une fréquence de 331/3 mégahertz peut transmettre 32 × 33,33 × 106 bits par seconde ( Seconde est le féminin de l'adjectif second, qui vient immédiatement après le premier ou qui s'ajoute à quelque chose de nature identique. La seconde est une unité de mesure du temps....) soit 1,0666 × 109 bits par seconde, soit 1331/3 méga-octets (Mo) par seconde. Ce résultat doit encore être multiplié si la cadence des informations est un multiple du signal.

Les technologies utilisées pour fabriquer les bus sont variées, conducteurs électriques gravés sur un circuit imprimés, câble, fibre optique (Une fibre optique est un fil en verre ou en plastique très fin qui a la propriété de conduire la lumière et sert dans les transmissions terrestres et océaniques de données. Elle offre un débit...) etc.

Bus parallèle

Matériel

D'un point (Graphie) de vue (La vue est le sens qui permet d'observer et d'analyser l'environnement par la réception et l'interprétation des rayonnements lumineux.) physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la « science de la nature ». Dans un sens...), ce type de bus est un ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude qui peut être comprise comme un...) de conducteurs électriques parallèles. À chaque cycle de temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.), chaque conducteur transmet un bit.

Ces bus ont donc une taille en nombre de conducteurs, et une taille en bits. Les tailles les plus courantes (en bits) sont : 8, 16, 32, 64 ou plus. Lorsque l'on parle de la taille d'un bus, cela signifie qu'il s'agit du nombre d'informations (ou bits) que le bus peut transmettre en un cycle, non compté les informations de contrôle.

Certains conducteurs supplémentaires sont affectés à la transmission des signaux de contrôles de l'état du bus.

Fonctionnement

Le bus sert à transmettre un entier informatique (L´informatique - contraction d´information et automatique - est le domaine d'activité scientifique, technique et industriel en rapport avec le traitement automatique de l'information par des machines telles que les...) de la taille du bus. Les différents bits du bus ont chacun un poids (Le poids est la force de pesanteur, d'origine gravitationnelle et inertielle, exercée par la Terre sur un corps massique en raison uniquement du voisinage de la Terre. Elle est égale à l'opposé de la...) différent numéroté de zéro (Le chiffre zéro (de l’italien zero, dérivé de l’arabe sifr, d’abord transcrit zefiro en italien) est un symbole marquant une position vide dans l’écriture des nombres en notation positionnelle.) à N-1 où N est la taille du bus. Par exemple pour un bus quatre bits on peut transmettre 16 valeurs différentes (24 = 16).

L'émetteur positionne au même instant tous les bits du bus. Au moment adéquat le composant lecteur lira tous les bits en même temps. Cet instant adéquat peut être déterminé par un des signaux de contrôle qui changera de valeur pour signaler au dispositif lecteur qu'il est temps de lire les données sur le bus.

Ce type de bus souffre d'un défaut inhérent à son principe : bien que l'émetteur positionne au même instant tous les bits, les câbles qui les transportent jusqu'au récepteur peuvent ne pas avoir précisément les mêmes caractéristiques électriques (une nappe de conducteurs tordue par exemple) ou pire encore ne pas avoir la même longueur : cela force (Le mot force peut désigner un pouvoir mécanique sur les choses, et aussi, métaphoriquement, un pouvoir de la volonté ou encore une vertu morale « cardinale » équivalent au courage (cf. les...) l'émetteur à maintenir l'état de chaque groupe de bits à transmettre pendant un temps suffisant pour garantir une réception sans erreur à l'autre bout de la liaison, ce qui réduit le débit (Un débit permet de mesurer le flux d'une quantité relative à une unité de temps au travers d'une surface quelconque.) maximal d'information.

Cas d'utilisation

Lecture et écriture de la mémoire vive (La mémoire vive, mémoire système ou mémoire volatile, aussi appelée RAM de l'anglais Random Access Memory (que l'on traduit en français par 'mémoire à accès aléatoire'), est la mémoire...) par un processeur (Le processeur, ou CPU (de l'anglais Central Processing Unit, « Unité centrale de traitement »), est le composant de l'ordinateur qui exécute les programmes...). Deux bus distincts sont utilisés, un bus de données (Un bus de données est un bus informatique dédié au transfert des données au sein de l'ordinateur.) de 128 bits et un bus d'adresse (Les adresses forment une notion importante en communication, elles permettent à une entité de s'adresser à une autre parmi un ensemble d'entités. Pour qu'il n'y ait pas d'ambiguïté, chaque adresse doit...) (d'environ 36 bits sur un PC de 2008). Le bus d'adresse est utilisé pour sélectionner les cellules mémoires qui doivent être lues ou écrites, le bus de données servant à transmettre le contenu de la mémoire elle-même. Ce type de bus est extrêmement rapide : un PC de 2008 permet ici des transferts à 6,4 giga-octets (Go) par seconde.

Interconnexion de disques durs SCSI. Une nappe à 68 conducteurs relie chaque disque (Le mot disque est employé, aussi bien en géométrie que dans la vie courante, pour désigner une forme ronde et régulière, à l'image d'un palet...) à l'adaptateur et transporte tour à tour les signaux de commandes et de données sur 16 bits. Ce type de bus est très rapide quand la nappe est de haute qualité, il peut atteindre 320 Mo/s.

Connecteurs PCI des cartes d'extension d'un ordinateur personnel, ils permettent des transferts à environ 130 Mo/s.

Bus série

Matériel

Un bus série permet de transmettre les informations bit par bit. Toutefois il comporte plus d'une ligne permettant de transmettre des informations par l'addition (L'addition est une opération élémentaire, permettant notamment de décrire la réunion de quantités ou l'adjonction de grandeurs extensives de même nature, comme les longueurs, les aires,...) d'éventuel signaux de contrôle et généralement par l'utilisation de deux lignes distinctes permettant ainsi à ces bus d'être bidirectionnels afin de permettre la transmission d'information dans les deux directions simultanément.

Fonctionnement

Le bus série transmettant les données bit par bit, il est nécessaire lorsque l'on veut par exemple transmettre un mot de 32 bits de sérialiser l'information pour sa transmission. Le lecteur devra effectuer l'opération inverse (En mathématiques, l'inverse d'un élément x d'un ensemble muni d'une loi de composition interne · notée multiplicativement, est un...) pour reconstruire le mot de 32 bits à partir des bits reçus.

L'intérêt principal de ce type de bus (outre un câblage simplifié par rapport à un bus parallèle) est que pour un coût moindre (grâce au peu de conducteurs de données) il permet - en faisant appel à des composants électroniques de haute qualité - de dépasser les débits atteints par des bus parallèles.

Cas d'utilisation

Certains périphériques informatiques tels que les souris (Le terme souris est un nom vernaculaire ambigu qui peut désigner, pour les francophones, avant tout l’espèce commune Mus musculus, connue aussi comme animal de compagnie ou de laboratoire, mais aussi de nombreuses...) utilisent un bus série, le débit d'information reste modeste à quelques kilo-octets (ko) par seconde.

Les disques durs les plus récents utilisent un bus série (FC, SAS ou SATA). Les débits peuvent ici atteindre plusieurs Go/s.

Liaison série RS-232

Le mot (octet) à transmettre est envoyé bit par bit (poids faible en premier) par l’émetteur, vers le récepteur qui le reconstitue.

La vitesse (On distingue :) de transmission de l’émetteur doit être identique à la vitesse d’acquisition du récepteur. Cette vitesse est exprimée en BAUDS (un baud correspond à un bit / seconde, dans notre cas). Il existe différentes vitesses normalisées : 9600, 4800, 2400, 1200… bauds.

La communication (La communication concerne aussi bien l'homme (communication intra-psychique, interpersonnelle, groupale...) que l'animal (communication intra- ou inter- espèces) ou la machine (télécommunications, nouvelles technologies...),...) peut se faire dans les deux sens (SENS (Strategies for Engineered Negligible Senescence) est un projet scientifique qui a pour but l'extension radicale de l'espérance de vie humaine. Par une évolution...) (duplex), soit émission d’abord, puis réception ensuite (half-duplex), soit émission et réception simultanées (full-duplex).

La transmission étant du type asynchrone (pas d'horloge commune entre l’émetteur et le récepteur), des bits supplémentaires sont indispensables au fonctionnement : bit de début de mot (start (STart était un magazine américain traitant de l'informatique et du jeu vidéo, dédié plus particulièrement à l'Atari ST. C'est un spin-off du magazine américain Antic.)), bit(s) de fin de mot (stop).

D’autre part, l’utilisation éventuelle d’un bit de parité, permet la détection d’erreurs dans la transmission.

Les liaisons du type EIA-422 et EIA-485 sont dérivées de la RS-232.

Pour en savoir plus… (lien)

Les signaux (animation Flash) (lien)

Voir aussi Bus EIB (Le Bus EIB (European Installation Bus) est un standard européen, normalisé ISO (International Organization for Standardization). Il a été créé en 1987, par quelques constructeurs européens du...)

Bus série Vs bus parallèle

A priori l'idée d'utiliser un bus parallèle semble plus efficace : un bus série, transmettant les bits d'informations un par un, peut-il être plus rapide qu'un bus parallèle les transmettant 32 par 32 ?

Les bus parallèles sont limités en cadence par des difficultés techniques et physiques. À des fréquences de fonctionnement élevées les bus parallèles produisent plus d'interférences électromagnétiques qu'un bus série ce qui perturbe la qualité des signaux électriques transmis jusqu'à les rendre inutilisables.

Page générée en 1.179 seconde(s) - site hébergé chez Amen
Ce site fait l'objet d'une déclaration à la CNIL sous le numéro de dossier 1037632
Ce site est édité par Techno-Science.net - A propos - Informations légales
Partenaire: HD-Numérique