Les processeurs et les chipsets

SOMMAIRE 

1 PROCESSEURS GENERALITES .. 4

1.1 LE BOITIER ET  SUPPORT . 4

1.2 LA TENSION D'ALIMENTATION . 5

1.3 LA FREQUENCE 5

1.4 LE COPROCESSEUR OU FPU .. 5

1.5 LA FREQUENCE ET PERFORMANCE . 5

1.6 ARCHITECTURE INTERNE DES PROCESSEURS (RISC OU CICS) 6

1.7 STRUCTURE INTERNE D’UN PROCESSEUR 6 2PROCESSEURS ACTUELS 7

2.1 SOCKET 7, SLOT 1,2 ET A, SOCKET 370, A, 423, 478. . 7

2.2 PROCESSEURS INTEL 7

  2.2.1   Le Pentium . 7

  2.2.2   Le Pentium MMX (ou P55C). .. 7

  2.2.3   Le Pentium PRO . 8

  2.2.4   L'overdrive Pentium .. 9

  2.2.5   Le Pentium II 9

  2.2.6   Le Celeron .. 10

  2.2.7   Le Pentium II Xéon . 12

  2.2.8   Le Pentium III 13

  2.2.8.1 Tableau récapitulatif PIII . 15

  2.2.9   Pentium III Xeon .. 15

  2.2.10   Pentium IV 16

2.2.10.1 Tableau récapitulatif P IV .. 16

2.2.11Tableau récapitulatif des processeurs Intel. 17

2.3 PROCESSEUR AMD 18

2.3.1   L'AMD K5 18

2.3.2   L'AMD K6 18

2.Le K6-2  3D Now . 18

2.3.4Le K6-3 . 19

2.3.5L’Athlon 19 2.3.5.1 L’Atlon K7 (500 à 700 Mhz) et K75 (650 à 1000 Mhz) . 19

2.3.5.2 L’Atlon Thunderbird (650 à 1400 Mhz) .. 20

2.3.5.3 L’Atlon 4 (800 à 1500 Mhz) . 20

2.3.5.4 L’Atlon XP (1500+ à 2000+) 20

  2.3.5.5   Tableau récapitulatif Atlon XP . 21

2.3.6 Le Duron Modèle 3 (600 à  950 Mhz), modèle 7 (900 à 1300 Mhz) .. 21

2.3.7 Tableau récapitulatif des processeurs AMD .. 21

2.4 PROCESSEUR CYRIX .. 22

2.4.1   Le Média Gx .. 22

2.4.2   Le 6x86Mx (M2) 22

2.4.3 L'IBM 6x86MX .. 22

3CARACTERISTIQUES DES CHIPSETS 23

3.1  INTRODUCTION . 23

3.2  CHIPSETS  POUR PENTIUM II ET CELERON .. 26

  3.2.1   L'Intel 440LX . 26

3.2.2 L'Intel 440BX . 27 3.3 CHIPSET POUR PENTIUM III  ET CELERON 2 29

  3.3.1   L’Intel I810, 810E 29

  3.3.2   Intel I820 et I820E .. 31

  3.3.3   Intel I815xx . 33

3.3.4 Le VIA Apollo KT133 et KT133A . 34

3.3.5 Chipset pour Pentium 4 35

3.4 CHIPSET POUR ATLON ET DURON. .. 36

  3.4.1   Chipset AMD 750 . 36

  3.4.2   Le VIA Apollo Kx 133 37

3.4.3Chipset actuel pour Atlon et Duron 37

4 L'OVERCLOCKING 38

4.1  QU'EST CE QUE L'OVERCLOCKING 38

4.2  PRECAUTIONS A PRENDRE. . 38

4.3  MISE EN ŒUVRE .. 38

4.4 PROCESSEUR INTEL 38

5 ANNEXES (MODES DE FONCTIONNEMENT) .. 40

6 BIBLIOGRAPHIE .. 41

1 Processeurs généralités

Dans le "monde" des PC, les principaux fabricants de processeur sont : INTEL, VIA/CYRIX, AMD. Sur les autres systèmes, il y a aussi: MOTOROLA (principalement Macintosh), ARM, ATT, DEC, HP, MIPS et SUN&TI. Intel a été et reste le pionnier, cette société est à la base de presque toutes les nouvelles évolutions.

1.1 Le boîtier et  support

Il existe deux grandes familles de boîtiers :

-  le type socket XXX pour tout les processeurs Pentium, AMD K6, Cyrix. Ce type de boîtier a été abandonné au profit de type S.E.P pour les pentium II / Celeron / Pentium III, Atlon de première génération, puis réintroduit pour les processeurs les plus récents. Ce modèle, muni de broches, s'insère  dans un support ZIF (Zero Insertion Force). 

-  Le type S.E.P (Single Edge processor) pour les Pentium II, III, de première génération, qui s’insère dans un slot 1 ou A pour l’Atlon. 

Note : Le Celeron et le Pentium III existe sous les deux formats 

Boîtier ZIP           Slot one

Figure 1 : Boîtier et support  Différents types de support  :

ZIF 3   Support typique des processeurs 486, 237 broches.

ZIF 7   Support standard pour les processeurs  Intel Pentium, AMD K6-2 et Cyrix 6x86MX, 321 broches

ZIF 8   Support destiné au Intel Pentium Pro, 387 broches

Slot 1   Connecteur pour les Pentium II, Pentium III et Céléron de 1^ére génération. 242 broches Slot 2   Support destiné à accueillir l'Intel Pentium II et III XEON. 330 broches.

Socket  370 Support destiné au Céléron (PPGA) ou pour les Pentium III et Celeron FC PGA²

Slot A   Support destiné à l’AMD Athlon première génération

Socket 462 Support destiné au Atlon et Duron. Aussi appelé socket A 

Socket 423 Support destiné au Pentium IV

Socket 478 Support destiné au Pentium IV FC PGA2 (plus petit que le 423) Socket 603 Support destiné au Pentium IV Xéon

1.2 La tension d'alimentation

Jusqu'au 486DX2, les processeurs étaient alimentés en  5V. Dès les 486DX4 et les premiers Pentium, cette valeur a été abaissée à 3.3V, voire 3.1V.

La réduction de la tension d’alimentation rend le système plus sensible  aux parasites. C’est pourquoi les constructeurs dotent les processeurs récents d'une double tension d’alimentation. Celle du cœur (core) du CPU, consommant environ 90% de l'énergie, est abaissée au maximum, alors que celle qui alimente les circuits d’accès aux bus externes (I/O pin), plus sensibles aux perturbations, est maintenue à une valeur de l’ordre de 3,5 V. Le tableau suivant, bien qu'incomplet, vous donne un aperçu des possibilités :

1.3 La fréquence 

Jusqu’au 486 les processeurs fonctionnaient en interne et en externe (accès via ses bus au différents circuits de la carte mère) à la même fréquence, par exemple : 33 Mhz. Les générations suivantes de processeurs fonctionnent en interne et en externe à des fréquences différentes (par exemple un Pentium II 450 Mhz fonctionne en interne à 450 Mhz et pour ses accès externes à 100 Mhz). Le tableau suivant fourni quelques exemples :

1.4 Le coprocesseur ou FPU

Un coprocesseur est capable comme le processeur d’exécuter des instructions, son rôle est de prendre en charge toutes les instructions dites à virgule flottante (floating point). Jusqu'au 486 DX, le coprocesseur était externe, les processeurs actuels intègrent tous un FPU⁴ dont les performances d’un fabricant à l’autre sont très disparates. 

1.5 La fréquence et performance

Si les performances d'un processeur sont directement proportionnelles à sa fréquence d'horloge, celle-ci n'est pas suffisante pour comparer les microprocesseurs entre eux; par exemple une instruction de type MOV d'un octet devrait être exécutée dix fois plus rapidement par un 80486 DX (50 MHz) que par un 8086 (4,77 Mhz) . En réalité le 80486 ira près de 50 fois plus vite. De même un 386 fonctionnant à 33 MHz n'ira pas plus vite qu'un 486 fonctionnant à 20 Mhz

Dans un microprocesseur le décodage et l'exécution d'une instruction nécessitent un certain nombre de cycles d'horloge, pour reprendre l'exemple précédent il faut 5 cycles d'horloge à un 8086 pour réaliser le MOV tandis qu'il n'en faut que un pour le 80486 DX.

La réduction du nombre de cycle nécessaire pour l'exécution d'une instruction  ne peut pas améliorer de façon significative les performances d'un microprocesseur  si ce dernier doit attendre que la mémoire lui fournisse les instructions et les données. La mémoire de travail des micro-ordinateurs est constituée par des RAM dynamiques quifonctionnent plus lentement que le processeur il faut donc le ralentir (insertion de Wait State). Pour remédier à ce problème, on utilise de la mémoire  cache qui permet dans une certaine mesure de ne plus ralentir le processeur

Ainsi en doublant la vitesse d'horloge, en optimisant le décodage des instructions et en réduisant les pertes de temps dues aux accès à la mémoire de travail , un  80486 DX 33 MHz va presque 10 fois plus vite qu'un 80386 DX 16 Mhz.

1.6 Architecture interne des processeurs (RISC ou CICS).

Concernant l'architecture interne des microprocesseurs, deux politiques s'affrontent: la technologie CISC (Complex Instruction Set Computer) et la technologie RISC (Reduced Instruction Set Computer).

La microprogrammation (architecture de type CISC) n'est pas la seule méthode qui permette de réaliser des opérations au sein d'un microprocesseur; la logique séquentielle qui exécute les commandes pas à pas peut être remplacée par de la logique discrète (architecture RISC).

Cette technique consiste à créer un circuit dont le fonctionnement est tel que la suite de bits présentée à ses portes subit une transformation par simple commutation d'une multitude de portes logiques (ET, OU, NAND, etc.). Ce principe permet d'obtenir des additionneurs, multiplicateurs, etc. qui s'exécute en un seul cycle d'horloge. Un microprocesseur bâtit sur ce principe est, en principe, beaucoup plus rapide qu'un microprocesseur utilisant un microcode, là ou l'exécution micro programmée d'une instruction nécessite entre 5 et 50 cycles d'horloge, la même instruction réalisée en logique discrète occupe un seul cycle. 

Pour réaliser un microprocesseur faisant appel uniquement à la logique discrète il est indispensable de réduire le nombre d'instructions car l'implémentation d'un grand nombre d'instructions est trop difficile à mettre en œuvre.

Les "cerveaux" des stations de travail, Sparc chez Sun, Power chez IBM ou Precision chez HewlettPackard font appel à l'architecture RISC, alors que, en revanche, les processeurs de la famille X86 d'Intel et 680x0 de Motorola sont de type CISC.

La tendance actuelle, instaurée par Intel dans son Pentium, est d'associer les deux méthodes. Les instructions les plus utilisées ont recours à la technologie RISC  tandis que la majeure partie des instructions s'exécute sous la forme de microcode. 

1.7 Structure interne d’un processeur.

Voir les documents de Jean  François Maquiné ( dossier articles) :  Les concepts de base dumicroprocesseur, Evolution et perspectives des microprocesseurs et concepts de base du CPU II sur son site

Voir aussi le cours sur les processeurs de Frédéric Heissler :

2 Processeurs actuels

2.1 Socket 7, slot 1,2 et A, socket 370, A, 423, 478.

Il existe différentes familles de processeurs :

•  les processeurs compatibles Socket 7 tels : Le Pentium , le Pentium MMX, l'AMD K6-2, le 6x86MX (Cyrix);

•  le Pentium Pro nécessitant un Socket 8 .

•  les processeurs de type slot 1 (connecteur de 242 broches)tels : Le Pentium II, certains Pentium III et certains Celeron;

•  les processeurs de type slot 2 (connecteur de 330 broches) : le Pentium II et III Xéon;

•  les processeurs de type slot A : l’Atlon (AMD) première génération;

•  les processeurs de type socket 370 :  Celeron  A

•  Les processeurs de type FC-PGA (compatible broche à broche avec le socket 370) : Pentium III (coppermine) et Celeron (coppermine)

•  les processeurs de type socket 462⁸ : le Duron et le Atlon de chez AMD.

•  Le Pentium IV qui utilise deux nouveaux supports : le Socket 423 et le socket 478

Dans l’architecture socket 7, le processeur accède à la mémoire cache via le bus système, soit 66 MHz (Pentium), 75MHz (certains Cyrix), 83 MHz (certains Cyrix) ou 100 MHz (K6-2 et 3). 

Les processeurs slot 1et slot A se présentent sous la forme d'une cartouche dite "SEC". Dans ce boîtier on trouve une carte sur laquelle est placée le processeur ainsi que la mémoire cache de second niveau. La mémoire cache et le processeur communiquent par un bus spécialisé.

Par exemple : un Pentium II 300 Mhz accède  à la mémoire cache L2 à 150 MHz,.

2.2 Processeurs Intel

2.2.1 Le Pentium

Le Pentium existe en plusieurs fréquences: 100, 133, 166. Il est alimenté en 3.3V. 

L'architecture interne est de type super scalaire, un double pipeline permet d'exécuter deux instructions simultanément. Le premier pipeline, appelé u-pipe, peut exécuter toutes les instructions à nombre entier et à virgule flottante. Le second, le v-pipe, ne peut exécuter que les instructions simples à nombre entier.

Le Pentium dispose d'un bus d'adressage de 32 bits et d'un bus de données de 64 bits, par contre les registres internes sont toujours de 32 bits (on parle d’architecture 32 bits). Le Pentium intègre un cache (L1) qui est de 2x8ko ( 8 Ko pour les instructions et 8 Ko pour les données). Le cache présent sur la carte-mère, de 256 ou 512 Ko, est appelé cache de second niveau (L2). Le premier travaille à la fréquence du processeur, alors que le second travaille à la fréquence de la carte-mère (66 Mhz). 

2.2.2 Le Pentium MMX (ou P55C).

Le Pentium MMX  existe en plusieurs fréquences 200, 233. Il est  alimenté en 2,8/3,3 V Les Avantages Techniques du Pentium MMX sur le Pentium Classique sont :

•  doublage du cache L1, 16 Ko pour les données et 16 Ko pour les instructions,

•  le cache de données a maintenant 4 voies contre 2 pour le Pentium Classic,

•  doublage des Tampons d'Ecriture, 4 au lieu de 2,

•  nouvelle unité de prédiction, empruntée au Pentium Pro,

•  implémentation d'un Return Stack, bien connu du Cyrix 6x86,

•  augmentation des Pipeline U et V d'une étape,

•  amélioration du Parallel Processing Ability (possibilité de calculer en parallèle) des deux pipeline,

•  le jeu d'instructions MMX (57) avec la possibilité d'utiliser deux instructions MMX en parallèle,

•  nouvelle technologie de tension à découpage, 2.8 V pour le cœur du processeur, 3.3 V pour l'interface I/O du processeur.

Afin d'en faciliter l'identification, Intel a documenté les différents codes présents sur ses processeurs. 

Face supérieure

   NN   Modèle

A :   SPGA package TT:   TCP   package

PP: de 133Mhz à plus UU: de 75 à 133Mhz

MPP: Mobile

   80502   Pentium Révision 2

BB   Fréquence du bus (facultatif) XXX   Fréquence du processeur iCOMP=

Indice de performance du processeur

YYY

     FFFFFFF

N° de lot

F

   DDDD   N° de série du lot

Face inférieure

SY222 Numéro de spécification du produit

SSS Description des possibilités selon test de sortie d'usine (3 valeurs 1. Tension

    S   Standard

V VRE (tension compensée)

2.  Spécification   horloge

S  Standard

M Minimum Valid Timing

3.  Fonctionnement   bi-processeur

S  Standard

U Non supporté 

On peut en déduire que SSS désigne un  excellent processeur, alors que VMU un piètre modèle.

2.2.3 Le Pentium PRO

Le Pentium Pro reprend un système utilisé sur les processeurs RISC qui décomposent les instructions en instructions élémentaires simples. Il fonctionne à 3.3 ou 3.1 volts, pour une fréquence allant de 150Mhz à 200Mhz. Il intègre deux puces : le processeur proprement dit et un cache de second niveau (cache level 2) qui travaille à la même fréquence que le processeur. Il est super scalaire et dispose de 4 pipelines. Sa mémoire cache interne (L1 ) est de 8 Ko. Ses performances avec les applications 32 bits sont nettement supérieures à celles d'un Pentium de fréquence équivalente. On ne peut pas en dire autant au sujet de l'exécution des applications 16 bits. Etant avant tout un processeur destiné à des machines haut de gamme (serveur, stations graphiques, ), il a été conçu afin de supporter les configuration multiprocesseurs. 

2.2.4 L'overdrive Pentium

Intel a produit des OverDrives Pentium permettant d'upgrader un "vieux" Pentium contre un modèle à fréquence plus élevée, donc plus rapide. L'offre se décline sous deux formes : d'une part le remplacement des Pentiums 60 et 66 permettant d'atteindre respectivement 120 et 133 Mhz. Ces deux Overdives intègrent un transformateur leur permettant de fonctionner en 3.3V alors que la carte-mère est à 5V. La seconde offre permet le remplacement des Pentiums 75 et 90, augmentés à 125 et 150 Mhz. Tous ces modèles ont en commun un radiateur surmonté d'un ventilateur, évitant ainsi toute surchauffe du processeur. Il est inutile de reconfigurer la carte-mère.

2.2.5  Le Pentium II

Le Pentium II a été présenté pour la première fois au salon CeBIT d'Hannovre en 1997. Le marché visé était au début celui des stations de travail puissantes. Il est fourni sur un circuit imprimé, doté d'un connecteur plat à sa base. Sur ce circuit, on trouve la mémoire cache L2. La liaison entre ces deux composants s'effectue au travers d'un bus dédié dont la fréquence est la moitié de la fréquence du processeur. La mémoire cache est de type Pipelined Burst Synchronous Static Ram (PBSRAM) et sa taille est de 512 Ko. Le terme d'architecture à double bus indépendants (DIB) est utilisée pour décrire le fonctionnement du Pentium II. En effet, ce dernier est composé de deux bus: le bus reliant la mémoire cache L2 au CPU et le bus reliant le CPU à la mémoire centrale. Ces deux bus peuvent être utilisés simultanément, permettant ainsi des débits très supérieurs à ceux d'un Pentium.

1 Boîtier de type S.E.E.C  -  Boîtier de type S.E.E.C.2 

Le Pentium II est disponible en deux gammes. La plus ancienne utilise une architecture de 0.35 µ et fonctionne avec une fréquence de bus externe de 66 Mhz et une fréquence interne de 233, 266 et 300Mhz. Le Pentium II 333Mhz constitue un processeur intermédiaire, il est basé sur une fréquence de bus de 66Mhz pour une architecture à 0.25 µ. La gamme la plus récente est composée de processeurs utilisant des fréquences de 350, 400 ou 450 Mhz. Ceux-ci possèdent une architecture de 0.25µ. La fréquence de la carte-mère passe alors à 100 Mhz, mais nécessite l'usage d'un chipset Intel 440BX AGP ou équivalent.

Le circuit imprimé est protégé par une cartouche SEC (Single Edge Contact). Ce processeur nécessite un nouveau type de carte mère disposant d'un connecteur adapté appelé Slot One.

Il y a actuellement 6 formats de boîtier pour les processeurs Pentium II, III et Celeron : S.E.P., S.E.C.C., S.E.C.C.2, PPGA et FC-PGA

Le marquage figurant sur la face supérieure de la cartouche SEC permet d'identifier précisément le processeur. Il aura généralement la forme suivante:

  ZZZZ   Vitesse du processeur (en Mhz)

  SYYYY   Test specification (S Spec)

  LLL   Taille du cache L2 (en Ko)

  FFFFFFFF   N° de lot

2.2.6 Le Celeron

le Celeron se positionnait au départ comme le processeur bas de gamme de la famille Pentium II. En effet ce processeur ne disposait pas de cache de second niveau. Le résultat, c'est qu’un Celeron à 266 Mhz offrait les performances d'un bon vieux Pentium MMX à 233 Mhz. 

Intel a fait évoluer le Celeron : le premier est bâti autour de l’architecture du Pentium II, le second  le Celeron 2 autour de celle du Pentium III et le troisième sur un nouveau core gravé à 0.13 µm. Les Celerons 2 disposent des instructions SSE propre au Pentium III et d’un bus de données entre le processeur et la mémoire cache de 256 bits au lieu de 64 bits pour les versions précédentes. Enfin, ces processeurs  sont des très bons candidats pour l’overcloking car il peuvent sans problème fonctionner avec un bus externe de 100 Mhz.

1 : Boîtier S.E.P.P  -  2 : socket PPGA  370 -  3 : socket PGA 370 – 4 : socket PGA2 370

 Notes : Certainnes version de Celeron sont alimentés avec des tensions qui dépendent de l’ID du Processeur, par exemple pour le celeron 766 : ID = 0683H ! 1.65 V – ID = 0686H ! 1.7 V – ID = 068AH ! 1.75 V 

Les Celerons sont disponibles en deux formats différents pour la génération "Pentium II" : PGA 370 et S.E.P (slot1), les Celeron 2 sont disponibles au format FC-PGA qui nécessite un nouveau socket 370  : 

-  Les formats PPGA et FC-PGA utilisent un support de type Socket 370¹⁷, qui est une évolution du Socket 7. Ce support (370 pins) est toujours de type ZIF. 

-  Le format SEP (Single Edge Processor Package) est basé sur celui du Pentium II. Il se présente sous la forme d'une carte qui est insérée verticalement sur la carte-mère. A la différence du PII, la mémoire cache Level 2 n'est pas placée sur la carte, mais à l'intérieur du processeur. Afin de réduire les coûts de production, la carte n'est plus intégrée dans une protection plastifiée. 

Le marquage du processeur à aussi été modifié, il se trouve désormais sur la face avant de la carte, à gauche.

  80523RX   Identification du Celeron

  266   Fréquence du processeur

000   Mémoire cache (là, par exemple, il n'y en a pas) SL2QG   Test specification (S Spec)

2.2.7 Le Pentium II Xéon

Ce processeur vise le marché des machines haut de gamme et de type serveur ou station de travail. Il est présenté par Intel comme un mélange de Pentium II et de Pentium Pro en effet comme le Pentium II, il est compatible MMX et intègre un cache interne L1 de 2x16Ko (16 pour les instructions et 16 pour les données); comme le Pentium Pro, il intègre un cache L2 (512Ko, 1 Mo ou 2Mo) ce cache est cadencé à la même fréquence que le CPU.

Le Xéon peut être utilisé dans un système multiprocesseur (jusqu’à 8 Xéon dans une même machine).  Le Xeon utilise une cartouche SEC, dont la taille est nettement supérieure à celle d’un Pentium II standard. Le Slot 1 a évolué en direction du slot 2 qui utilise une fréquence de bus de 100 Mhz et permet une gestion améliorée en particulier pour les systèmes multiprocesseurs.

En plus des fonctions avancées que l’on retrouve sur la gamme Pentium II, Intel a optimisé le Xeon sur quatre points principaux, voir tableau page suivante :

2.2.8 Le Pentium III

Commercialisé le 28 février 1999, basé sur un Pentium II, il intègre de nouvelles fonctions destinées à améliorer les fonctions multimédias. 

Ce processeur intègre un cache Level 1 de 32 Ko (2x16 Ko), le cache L2 est selon la version : de 512 Ko cadencés à la moitié de la fréquence du CPU ou de 256 Ko fonctionnant à la vitesse du processeur. Le processeur permet d'adresser 4 Go de mémoire. Il existe en plusieurs versions qui sont basées, pour les plus anciennes, sur une gravure de 0,25 µ (nom de code kamaï) et

pour les plus récentes sur une gravure de 0,13 µ.

Les points nouveaux sont : les Streaming SIMD Extensions (SSE), l'Intel MMX Media Enhancement Technology, ainsi que l'introduction du Processor Serial Number. 

Le Pentium III a été doté de 70 nouvelles instructions nommées SIMD qui apportent un gain de performances pour les applications multimédias en particulier dans les domaines de l'imagerie, des calculs 3D, des traitements audio et vidéo, du codage-décodage MPEG-2 ainsi que de la reconnaissance vocale.. 

De plus, Intel a ajouté quelques instructions permettant une meilleure gestion du cache (écriture ou lecture direct en mémoire sans passer par le cache). Ainsi, un Pentium III 450Mhz dispose d'une bande passante de 790 Mo/s contre 640 pour un Pentium II de même fréquence. Cinquante-deux nouvelles instructions sont de type SIMD-FP. Pour couronner le tout, Intel a intégré 8 registres de 128 bits.

Le but visé par Intel n'est pas seulement de proposer une évolution du MMX, mais bien d'écraser ses concurrents dans le domaine du multimédia. L'ennemi juré est le 3D Now!, proposé par AMD avec son K6-2, par Cyrix et le Winchip. Si les instructions SSE sont supérieures au 3D Now! sur le papier, il en va autrement dans la réalité. Le principal défaut des ces instructions est qu'elles ne sont pas, pour l'instant, vraiment supportées par les logiciels. En effet, si un logiciel n'est pas conçu spécifiquement pour en faire usage, le Pentium III ne dépasse guère un Pentium II de même fréquence. Microsoft s'est promis d'assurer un support maximum au SSE dans ses différents systèmes d'exploitation. Ainsi, vous pouvez d'ores et déjà charger les DirectX 6.1 sur leur site. Malheureusement, cette version n'utilise pas le SSE au maximum de ses possibilités, pour cela il faudra attendre la version 7 prévue pour juillet 99. Windows 98 et NT peuvent profiter des DirectX 6.1 dès maintenant, ou être optimisés Pentium III en installant respectivement l'OSR1 (à paraître) et le Service Pack 4.

Selon Intel, le Pentium III délivre 93% de performances en calcul 3D (3D Winbench 99) et 42% de performances multimédias (MultimediaMark 99) en plus que le Pentium II 450Mhz. Ces performances sont bien entendu à relativiser. En effet, en dehors des performances obtenues par l'augmentation de fréquence, de telles valeurs dépendent du fait que le logiciel soit optimisé pour tirer parti des nouvelles instructions SSE

En conclusion, les SSE semblent être une alternative intéressante au 3D Now! dès que les applications optimisées seront disponibles

Les premières cartes mères ont utilisé comme chipset le BX qui n’est pas optimisé pour le Pentium III, depuis Intel propose le I820 qui à comme principal défaut de ne pouvoir gérer la SDRAM 133 mais un nouveau type de mémoire plus performante mais très chère la RDRAM. Sous la pression du marché et à cause de quelques bugs, Intel propose un nouveau chipset, le I815, qui tout en intégrant les avancés technologiques de l’I820 gère la SDRAM 133 

Identification

Chaque processeur est étiqueté de manière bien précise selon le schéma ci-dessous:

500 : Fréquence du processeur en Mhz 

512 : Taille du cache Level 2 en Ko 

100 : Fréquence du bus en Mhz 

2.0V : Voltage 

S1 : UL Identifier 

FFFFFFFF-NNNN : FPO et n° de série 

XXXXX : Pays de fabrication 

SYYYY : S-Spec 

N° de série

Cette fonctionnalité, dont le Pentium III est le premier bénéficiaire de la gamme Intel, a provoqué une véritable levée de bouclier. En effet, selon les premières annonces, Intel donnait l'outil parfait pour identifier une machine sans le moindre risque d'erreur. Le Processor Serial Number est un code unique composé de 96 bits. Ce dernier est programmé au cœur du processeur lors de sa fabrication. Les 32 premiers bits sont facilement identifiables, ils figurent sur la cartouche du processeur. Il s'agit du CPUID qui définit précisément la gamme et le modèle de processeur. Les 64 bits restants sont par contre unique et différents pour chaque processeur. 

Ce numéro de série est une valeur persistante, qui ne peut en aucun cas être modifié. Par contre, il peut être lu par une application. Le but premier de cette fonctionnalité est de permettre une identification sans faille. Un utilisateur tentant de se connecter à un réseau pourra être reconnu au travers de la machine utilisée, en plus de son mot de passe. 

En fait Intel a fait machine arrière sous le tollé des utilisateurs potentiels. Désormais, vous pouvez choisir d'accepter ou d'empêcher la lecture de ce n° de série. Intel a donc pourvu cette fonctionnalité de deux commandes: une commande de lecture et une commande de désactivation. 

Cette désactivation peut s'opérer de deux manières différentes, par le Bios ou par logiciel :

-  Par le BIOS : Cette fonctionnalité n'est disponible que si le Bios à été prévu à cet effet. Il est donc important de vérifier ce point lors de l'achat d'une nouvelle carte-mère. Le problème va se poser principalement dans les 2-3 premiers mois suivants le début de la commercialisation du Pentium III. En effet, c'est pendant cette période que les cartes-mères vont être adaptées avec plus ou moins de succès pour le nouveau-né. Passé ce délai, de vraies cartes-mères "Pentium III" seront commercialisées, proposant cette fonction en standard. Malgré ce défaut, la désactivation de ce numéro de série par le Bios demeure le meilleur système. En effet, il prend effet dès la mise sous tension de l'ordinateur. De plus, il rend ce réglage effectif quel que soit le système d'exploitation utilisé 

-  Par logiciel : Intel fournit un logiciel fonctionnant sous Windows qui permet de contrôler, de lire et de changer le statut du n° de série. Ce logiciel installe ses réglages dans la base de registre de Windows. Ainsi, cette valeur est automatiquement lue au démarrage du système d'exploitation. 

2.2.8.1 Tableau récapitulatif PIII

2.2.9 Pentium III Xeon

Intel propose une version  du Pentium III orienté station de travail ou serveur, le Xeon : Il existe en différentes versions : de 500 à  1 Go avec un cache L2 de 256 Ko et une version 700 Mhz avec cache L2 de 1 Mo ou 2 Mo. Intel a développé un chipset spécifique pour lui, le I840. 

2.2.10 Pentium IV 

Intel adopte une nouvelle architecture interne pour ce processeur dénommée NetBurst.

Le pipeline est constitué de 20 niveaux contre 10 pour le Pentium III, ce qui présente des avantages et des inconvénients selon que les logiciels sont optimisés ou non pour fonctionner avec le Pentium IV (voir article page 139 PC Expert N° 107 (avril 01) pour plus d’info).

Le Pentium IV possède comme son prédécesseur 2 UAL et une FPU, par contre les 2 UAL fonctionnent à une vitesse double de la fréquence du processeur ce qui permet d’exécuter jusqu'à 4 instructions par cycle au lieu de 2. 

Le fonctionnement du cache de premier niveau (L1) à lui aussi été modifié afin d’optimiser son fonctionnement.

Le Pentium IV utilise un nouveau bus qui permet de passer de 1014 Mo/s de bande passante à 3051 Mo/s. Voir le document Sous-système mémoire des ordinateurs Pentium 4 de JF Maquiné  

Le Pentium IV propose un nouveau jeu d’instructions le SSE 2 qui rajoute 144 nouvelles instructions²³ à celles introduites avec le Pentium III. Le SSE 2 permet de traiter des nombres codés sur 128 bits. Il faut bien sur que les applications soient ré-écrites ou écrites pour mettre à profit ces nouvelles fonctionnalités.

Intel a développé un nouveau chipset spécifique pour le Pentium IV : le I850. Il est constitué du Northbridge I82850 et du Southbridge I8201BA que l’on trouve aussi sur le I815E. 

Ce chipset ne peut gérer que de la RAM de type RDRAM (Rambus) ce qui pose des problème de coût, en effet la Rambus est de 2 à 3 fois plus chère que la SDRAM ou DDR SDRAM.

Comme d’habitude INTEL à fait marche arrière et propose le I845 qui est capable de gérer de la SDRAM 133 Mhz.

VIA annonce un Chipset permettant la gestion de mémoire de type DDR SDRAM courant 2001. Voir les articles Intel Pentium 4 sur le site pour plus d’informations. 

2.2.10.1  Tableau récapitulatif P IV

1 : Package OOI qui nécessite un socket 423 pins - 2 : Package FC-PGA2 qui nécessite un socket 478 pins

  Package 423 pins  Package 478 pins 

2.2.11 Tableau récapitulatif des processeurs Intel.

  Caractéristiques communes : Bus de données 64 bits – Architecture interne 32 bits

Caractéristiques des processeurs Intel

2.3 Processeur AMD

2.3.1   L'AMD K5

Ce processeur, disponible sous forme de PR75 à PR166, représentait une alternative au Pentium. La technologie utilisée est basée sur une architecture à 0,35 microns. 

Le facteur de multiplication de fréquence étant très particulier, ce processeur nécessite une modification de fréquence sur la carte-mère, via des jumpers. En fait l'appellation PR signifie qu'un processeur PR166 offre des performances identiques à un Pentium 166 Mhz. En réalité, il ne s'agit que d'un processeur cadencé à 116,7Mhz, utilisant un facteur de multiplication de 1,75 (66 x1,75). Basé sur un support de type Socket 7, il dispose d'un cache L1 de 16 Ko pour les instructions et de 8 Ko pour les données.

Ce processeur, est arrivé trop tard sur le marché. En effet, à cette même période, Intel commençait à proposer des Pentium MMX, fonction que ne gère pas le K5.

2.3.2   L'AMD K6.

Ce processeur a été commercialisé dès l'été 1997 et se positionne face au Pentium MMX. Il est basé sur une architecture RISC, ce processeur est capable d'interpréter sans problèmes les instructions CISC x86. En fait les instructions sont transformées en instructions RISC à l'intérieur du CPU. 

Les modèles cadencés à 166 et 200 Mhz fonctionnent à 2,9V(dual voltage), le 233Mhz quant à lui peut utiliser le 2,9V comme le 3.2V. De 166 à 233Mhz, AMD a utilisé une architecture à 0.35 microns. Désormais, les modèles 233, 266 et 300 Mhz sont réalisés à 0.25 microns. Cette modification, associée à une tension de 2,2V (dual), a permis d'augmenter la fréquence tout en diminuant le risque de surchauffe. Comme vous l'avez sûrement constaté, il existe deux modèles de K6 233 Mhz, l'"ancien" et le "nouveau", avec une architecture et une tension différente. Tous ces processeurs utilisent une cartemère disposant d'un Socket 7 et offrant un bus à 66Mhz.

A la différence du Pentium, le K6 contient un total de 64 Ko de mémoire cache L1 (32Ko pour les instructions et 32 Ko pour les données). Les fonctions MMX sont implémentées en standard, mais une seule instruction peut être traitée à la fois. L'unité à virgule flottante (FPU) s'avère moins véloce que celle d'un Pentium MMX à même fréquence. C'est pour cette raison que ce processeur est déconseillé pour des applications gourmandes en calcul (jeux 3D, graphisme, ). En dehors de sa faiblesse au niveau des calculs complexes, le K6 s'avère plus puissant pour des applications Bureautique qu'un Pentium MMX de même fréquence grâce à son cache L1.

2.3.3 Le K6-2  3D Now

Ce processeur a été commercialisé à la mi-98 par AMD. Il s'agit en fait d'un K6 amélioré qui intègre 21 instructions supplémentaires. Celles-ci sont conçues pour augmenter les capacités 3D du processeur. En effet, dans un processeur Intel Pentium II, la force brute du CPU est utilisée pour les calculs 3D, en fait principalement des nombres entiers. L'unité à virgule flottante (FPU) est alors peu utilisée. AMD au contraire exploite simultanément le CPU et le FPU grâce à ce jeu de commandes supplémentaires. 

Ce procédé qui permet de traiter plusieurs données simultanément dans le même cycle d'horloge est appelé SIMD (Single Instruction Multiple Data). Attention, cela ne peut fonctionner que si la même instruction est utilisée sur les données, des instructions différentes nécessitent plusieurs cycles. Les programmes 3D (graphisme, jeux, ) qui font du rendering exploitent parfaitement le SIMD. 

Equipé d'un double pipeline (architecture super scalaire), il peut exécuter jusqu'à deux instructions 3D Now! par cycle d'horloge. Les fonctions MMX sont aussi traitées par le K6-2, qui intègre un cache chargé de réduire le temps de latence lorsque le CPU bascule entre une instruction MMX et x87. Ce cache est appelé FEMMS (Fast Entry/Exit Multimedia State). Basé sur une technologie à 0,25 microns, ce processeur utilise un support de type Socket 7, renommé Super 7 à cause de sa fréquence. Par contre, il demande l'usage d'une carte-mère possédant un chipset adapté à toutes ces nouvelles fonctions. De plus, cette carte-mère devra posséder un bus cadencé à 100 Mhz.

L'exploitation des instructions 3D Now! peut se faire de trois façons. L'utilisateur peut installer sur son PC le DirectX version 6 (disponible en juillet-août 98) distribué gratuitement par Microsoft. Le 3D Now! est aussi supporté par l'OpenGL version 1.2, prochainement disponible. En dernier recours, le programme peut intégrer des routines exploitant directement ces fonctions. Si aucune de ces trois possibilités est présente, les performances du K6-2 tombent en deçà d'un Pentium II de fréquence équivalente. Reste le prix de ce processeur qui le rend quand même très attractif.

2.3.4   Le K6-3

La principale amélioration par rapport au K6-2 vient de l’intégration d’un cache L2 de 256 Ko dans le processeur. Il n’est plus disponible actuellement.

2.3.5   L’Athlon.

  Slot A   Socket A ou 462

2.3.5.1 L’Atlon K7 (500 à 700 Mhz) et K75 (650 à 1000 Mhz)

L’Atlon a été lancé mi 99, initialement gravé en 0,25 microns, il consommait beaucoup. Une version gravé en 0,18 microns a permit de diminuer sa consommation. Il se présente sous la forme d’une cartouche qui s’insère dans un connecteur le slot A. 

Son architecture interne est de type RISC et il dispose de trois décodeurs x86 indépendant destinés à convertir les instructions x86 utilisées dans les applications PC en instructions RISC traitées au cœur de l'Athlon. 

L'architecture est de type super scalaire. L’Atlon intègre 9 pipelines, 3 pour les calculs d’adresses, 3 pour les calculs sur nombre entier et 3 pour les instructions x87 (virgule flottante), MMX et 3Dnow!

L'Athlon dispose d’un cache de premier niveau (L1), de 128 Ko (2*64 Ko), cadencé à la fréquence du processeur. Le cache L2, de 512 Ko,  est situé sur une carte fille qui fonctionnent à une vitesse fixe quelque soit la fréquence du processeur, de l’ordre de 250 à 300 Mhz.

Enfin la réelle nouveauté vient de l'apparition d'un nouveau bus directement hérité du DEC Alpha.

AMD a choisi le bus EV6 de Digital Equipement Corp afin d’améliorer la fréquence des échanges entre le processeur et le chipset. Le bus EV6 permet à l’Athlon de dialoguer avec le North Bridge (chipset qui relie le processeur, l'AGP, la mémoire et le South Bridge via le bus PCI) à  200MHz. L'une des connexions de ce north bridge est le port AGP. Ce dernier est géré en mode 2X à la fréquence normalisée de 66 MHz. La troisième connexion est destinée à la mémoire du système. Le North bridge de l'AMD Athlon communique avec de la mémoire SDRAM via un bus à 100MHz. Quant à la dernière branche du north bridge, elle utilise un bus PCI pour se relier au South bridge. Et pour en terminer, le South bridge gère les slots PCI, ISA,

Comme le K6-2 et le K6-III, l'Athlon dispose d'instructions SIMD (3Dnow !) auxquelles AMD à rajouté quelques instructions supplémentaires. En plus des 57 instructions MMX et des 21 instructions de base 3Dnow !, l'Athlon dispose de 19 nouvelles instructions ajoutées à 3Dnow ! ainsi que de 5 nouvelles instructions de type DSP. Ces instructions sont là pour optimiser encore un peu plus les performances avec les applications gourmandes telles que les jeux ou encore le rendu d'image 3D. Il faut par contre que ces applications soient écrites pour. 

2.3.5.2 L’Atlon Thunderbird (650 à 1400 Mhz)

AMD début 2001 a proposé une nouvelle évolution de ses processeurs et chipsets afin de pouvoir utiliser la mémoire DDR SDRAM et un bus EV6 à 133 Mhz, ce qui permet des accès mémoire de 2x100 ou 2x133 Mhz. Cette dernière présente des coûts de fabrication comparable à la mémoire SDRAM. Le cache L2 est intégré au processeur et passe de 512 Ko à 256 Ko mais fonctionne à la fréquence interne du processeur. Il a été proposé initialement en Slot A (650 Mhz à 1000 Mhz) puis en  format socket A ( 650 Mhz à 1400 Mhz).

Afin d'éviter de retomber sur les mêmes soucis que ceux rencontrés avec le K6-X, AMD a développé ses propres chipset. Les composants étant plus récents que Windows 98 même dans sa version SE, il faudra installer quelques drivers et mise à jours des fichiers .inf afin que le chipset soit correctement reconnu. AMD conseille l'application de ces correctifs en dernier lieu. C'est à dire après l'installation des pilote graphiques et DirectX. Les ports USB sont également gérés par le chipset tout comme les fonctions de monitoring et de mise en veille. AMD a en outre donné les plans de ces deux puces à ces principaux partenaires comme VIA (concepteur du MPV3 pour K6-2) afin que ceux-ci soient à même de produire leurs propres versions de chipset. Coté BIOS la plupart des constructeurs ont également répondu présents (ainsi Award, Phoenix, ou encore American Megatrends proposeront leurs versions de BIOS pour l’Atlon). Les premiers chipset seront signés par AMD. Ensuite apparaîtront des modèles élaborés par Via, SiS et Ali.

Identification du Thunderbird :

Exemple : A1200AMS3C

•  A = Atlon  D = Duron

•  1200 = fréquence interne du processeur en Mhz

•  A = Code de packaging PGA

•  M = tension d’alimentation du core 1.75 V  P = 1.7 V

•  S = Température maximum de 95° C  T = 90° C

•  3 = Cache L2 de 256 Ko  2 = Cache L2 de 128 Ko

•  C = Bus EV6 à 266 Mhz  B = 200 Mhz

2.3.5.3 L’Atlon 4 (800 à 1500 Mhz)

Lancé en Mai 2001, cet Atlon implémente les instructions SSE d’Intel (Pentium III), appelé par AMD 3Dnow !Professional. Il possède une diode thermique qui permet de mesurer la température du noyau.  L’Atlon 4 consomme environ 20 % d’énergie de moins que le Thunderbird. 

2.3.5.4 L’Atlon XP (1500+ à 2000+)

Le 1500+ ou 1700+ ne correspondent pas à la fréquence réelle du processeur mais d’après AMD au performance réelle du processeur par rapport à un Pentium 4. Par exemple l’Atlon XP 1700+ fonctionne en réalité à la fréquence de 1467 Mhz mais aurait une puissance équivalente à un P4 fonctionnant à 1700 Mhz.

La fréquence FSB (de la carte mère) est de 133 Mhz. C’est à partir de cette fréquence qu’il faut choisir

le coefficient multiplicateur pour atteindre la fréquence interne réelle du processeur.  Exemple XP 1700+ : FSB = 133 – Coef = 11 soit Fréq. Interne = 1467 Mhz 

2.3.5.5 Tableau récapitulatif Atlon XP

2.3.6   Le Duron Modèle 3 (600 à  950 Mhz), modèle 7 (900 à 1300 Mhz)

Pour concurrencer le Celeron de chez Intel, AMD propose un nouveau processeur le Duron. Ce processeur possède 64 Ko de mémoire cache L2 cadencée à la vitesse du processeur et utilise un bus DR EV6 de 100 Mhz. Le Duron utilise le Socket A. 

2.3.7   Tableau récapitulatif des processeurs AMD

2.4 Processeur Cyrix

2.4.1   Le Média Gx

Le processeur Cyrix GX intègre les fonctions graphiques et audio (compatible sound blaster), l'interface PCI et le contrôleur de mémoire. Ainsi, les coûts de fabrication sont très nettement réduits. Malheureusement les performances sont aussi plus faibles que celle d'une machine Intel disposant d'un processeur Pentium à fréquence équivalente. 

Le processeur est "assisté" par un chip compagnon nommé Cx5510, qui s'occupe des interfaces pour les mémoires de masse. Une telle machine ne dispose plus de mémoire graphique ou de cache L 2, tout est unifié. Compaq est le principal grand constructeur a avoir commercialisé des machines à base de MediaGX. 

Il est disponible en version 120, 133, 150, 166,180 et 200 Mhz. Il intègre 16Ko de cache interne L1, ainsi qu'un coprocesseur arithmétique. Il accède à la mémoire vive de type EDO via un bus de 64 bits. La quantité maximum de mémoire supportée est de 128 M0. Associé au chip Cx5510, il est capable de gérer des modes de gestion d'énergie, le rendant ainsi utilisable dans un portable. Le MediaGX est basé sur un support spécifique, appelé BGA (Ball Grid Array) à 352 pins, obligeant l'emploi d'une cartemère spécifique. Son architecture interne est basée sur une architecture à 0.5 microns, alimentée par une tension de 3,3 à 3,6 V. Son contrôleur graphique est capable de gérer des résolutions allant jusqu'à 1280x1024.

2.4.2   Le 6x86Mx (M2)

Issu du 6x86, ce processeur est totalement compatible avec les extensions MMX d'Intel et s'insère sur un support de type socket 7 (P55C), qui est utilisé par la plupart des Pentiums. Il est doté d'un double voltage, soit 2.9V en interne et 3.3 en externe. Cyrix commercialise les versions PR-166, PR-200, PR233 et PR266. Ces fréquences varient selon celle de la carte-mère utilisée. 

La  taille de la mémoire cache L1 qui passe à 64 Ko. Les processeurs 6x86MX offrant une fréquence supérieure à 266 Mhz portent désormais l'appellation MII chez Cyrix il existe en version PR300 et PR333, alors qu'IBM conserve cette désignation.

2.4.3   L'IBM 6x86MX

IBM Microelectronics propose les 6x86-PR266, PR-300 et PR-233. Le modèle PR-266 est en fait cadencé à 208Mhz, alors que la carte-mère passe à 83Mhz, ce qui implique un facteur de multiplication de 2.5. Ce processeur possède 6.5 millions de transistors. Le PR-300 est quant à lui cadencé à 225Mhz, pour un bus de 75Mhz (x3). Ces processeurs se différencient de ceux produits par Cyrix à cause de la technologie à 0.25 microns (au lieu de 0.35).

Le marquage des 6x86MX d'IBM varie par rapport à celui de Cyrix. Nettement plus clair, vous y trouverez indiqué le facteur de multiplication requis, afin de paramètrer votre carte-mère.

3 Caractéristiques des Chipsets

3.1 Introduction

Ce qui différencie le plus les cartes mères, c'est le jeu de chipset qu'elles utilisent. En fait il regroupe les fonctions vitales d'un ordinateur.

Les principales fonctions réalisées par le chipset sont décrites ci-dessous, bien sûr un chipset pour 486 n’intègre pas toutes les caractéristiques décrites :

•  Le contrôleur d'interruptions .

•  Le contrôleur de DMA  .

•  Le décodage d'adresses.  

•  Les circuits spécialisés: timer, horloge temps réel.

•  La gestion de la RAM : 

− Type géré (FPM, EDO, SDRAM, Avec parité, ECC, DDRSDRAM, RDRAM), − Taille maximum gérée (64, 512, 1024 Mo).

− Accès (timing), rafraîchissement (technique).

•  La gestion du bus de données :  − Accès 8, 16, 32, 64 bits.

− Buffers (accès RAM, accès bus externe)

− Fréquence du bus (33, 50, 60, 66, 75, 83, 100 , 133 Mhz, voir plus pour les plus récents) 

•  La gestion de la mémoire cache externe (ou de niveau 2, L2) :

− Type de fonctionnement (Burst, Pipeline Burst, Synchrone, Asynchrone).

•  La gestion du ou des bus d’extension :

− Pont PCI/ISA

− Timing d’accès au bus ISA et au bus PCI

− Fonctionnement du bus PCI (accès synchrone ou asynchrone, bus master, etc.)

•  Les ports // (type : standard, ECC, EPP ; adresse) et séries (adresses)

•  Les contrôleurs de disquette et disque dur EIDE (Méthode d’accès PIO (x) ou Ultra DMA/33, DMA/66/100/133).

•  Les circuits d’horloge.

•  Type de CPU gérés (486, Pentium, Pentium MMX, Cyrix, AMD, Pentium PRO, Pentium II,Pentium III, Atlon, Duron).

•  Nombre de processeurs supportés  (1, 2, 4).

•  Intégration de la gestion du PnP.

•  Bus AGP (2X,4X,8X,PIPE,SBA)

•  Dispositifs divers : Port infra rouge, USB, Souris PS/2, Economiseur d’énergie (SMM et ACPI), Slot CNR et AC97 Contrôleur, I/O management (SMBus).

Note :

Certain chipset intègre un contrôleur vidéo, exemple : Le I815

Les chipsets actuels se présentent sous la forme de deux composants (voir figure ci-dessous) :

-  Le North Bridge qui est le composant principal, il est le seul composant, en dehors du processeur, qui tourne à la vitesse de bus processeur. Il sert d'interface entre le processeur, le bus AGP, la mémoire.

-  Le Sounth Bridge, quant à lui, est cadencé à une fréquence plus basse. Il est chargé d'interfacer les slots d'extensions ISA et PCI. Il contient aussi les circuits d’I/O comme le contrôleur IDE et gère l’USB. L'avantage d'une telle architecture est que le composant South Bridge peut être utilisé pour différents North Bridge. En effet, ce denier évolue beaucoup plus souvent que le South. Ainsi, les coûts de conceptions et de fabrication diminuent nettement. 

La dénomination Intel se réfère au composant North Bridge. Par exemple, un chipset de type 440BX est composé du North Bridge 82443BX et du South Bridge 82371EX.

4 grands constructeurs de chipset se partagent le marché : 

•  Intel:

•  VIA :

•  SiS : 

  •  

•  ALi :

3.2 Chipsets  pour Pentium II et Celeron

3.2.1 L'Intel 440LX

Sortie en Août 1997, ce chipset à permis au Pentium II de vraiment donner sa pleine puissance. En effet jusqu'à cette date le Pentium II devait se contenter du "vieux" 440FX qui était aussi utilisé pour le Pentium Pro.

Les pincipaux apports du 440LX sont la gestion de la SDRAM, de l'Ultra DMA/33 ainsi que de  l'AGP.

Le principal défaut de ce chipset c’est qu’il n’est pas adapté au Pentium II à bus système à 100 Mhz. 

3.2.2 L'Intel 440BX

Le principal apport du 440BX par rapport au 440LX est qu'il supporte officiellement un bus système de 100 MHz. Cela accélère l'accès à la mémoire vive et la bande passante du bus système (donc de la mémoire vive) s'en trouve élargie, et atteint 800 Mo/s contre 533 Mo/s auparavant. Cela permet au bus AGP d'exprimer sa pleine puissance, car jusqu'à lors il ne pouvait pas profiter de ces 533Mo/s de débit maximal, car les 533Mo/s de la mémoire vive devait aussi être partagés avec le processeur par exemple.

3.3 Chipset pour Pentium III  et Celeron 2

3.3.1 L’Intel I810, 810E.

L'architecture classique des chipsets utilisés aujourd'hui (ex Intel BX) est de type NORD/SUD. Le chipset Nord s'occupant principalement du processeur, de la mémoire et du bus AGP relié au chip Sud ou PIIX4 par le bus PCI, gérant quant à lui, les bus PCI et ISA, ainsi que l'IDE et les entrées sorties.

La nouvelle architecture proposée par Intel est l'AHA. Elle se compose de trois chipsets qui sont, pour le i810, les chip GMCH, ICH et FWH

Le chip GMCH

Le chip GMCH du jeu i810 correspond au chip i82810. Il a la particularité d'intégrer, le contrôleur mémoire ainsi qu'un contrôleur graphique 2D/3D utilisant le bus AGP 2x. 

Ce type d'architecture se nomme UMA. Cette architecture offre l'avantage de pouvoir utiliser une partie de la mémoire du système comme mémoire graphique. Certes, cela se fait au détriment des performances du système, mais permet de proposer des systèmes à prix très attractifs.

Le contrôleur graphique possède un accès rapide à la mémoire où se trouve les données calculées par le processeur. Là où le bus AGP en 2x offre un accès théorique à la mémoire de 533 Mo/sec, le contrôleur graphique du GMCH y accède à 800 Mo/sec.

Le contrôleur mémoire quant à lui fonctionne à 100 ou 133 Mhz (I810E), quel que soit la vitesse du processeur. Il s'agit là encore d'une nouveauté, car jusqu'alors la mémoire fonctionnait à la strict vitesse FSB du processeur. Ainsi, avec le i810, même avec un processeur Intel Celeron utilisant une fréquence FSB de 66 MHz, il sera nécessaire de prévoir des barrettes de mémoire compatible PC100.

Enfin, le chip GMCH communique avec le chip ICH via un bus à 266 Mo/sec, beaucoup plus rapide que le bus PCI qui était utilisé jusqu'alors.

Le chipICH

Le chip ICH du jeu i810 correspond au chip i82801. Ce contrôleur communique avec les périphériques du système via différents bus bien connus. Tout d'abord le bus PCI, l'interface ATA33/66 pour les périphériques IDE, l'USB, et le contrôleur Entrée/Sortie (série, parallèle ), qui reste toujours indépendant du chipset. 

Il est à noter la disparition du bus ISA au sein du ICH, et l'apparition du 'bus' AC'97. Il s'agit d'un canal par lequel le système pourra émuler un contrôleur audio ou modem.

Le chip FWH

Le chip FWH du jeu i810 correspond au chip i82802. Il s'agit en fait d’une EEPROM de 2 ou 4 Mo intégrant le bios du système et du contrôleur graphique. Avec une EEPROM de 4 Mo il sera aisé d'ajouter encore plus de fonctionnalités à la carte mère, et de rendre encore plus convivial le paramétrage du Hardware.

- Répond aux normes AC’97

3.3.2 Intel I820 et I820E

Le chipset i820 d'Intel, lancé le 15 novembre 99, à été conçu spécifiquement pour supporter les nouveaux processeurs Pentium III. C'est le premier chipset Intel à supporter la fréquence de bus 133 MHz. 

Le chipset reprend l'architecture AHA déjà présente avec le chipset i810. Grâce à celui-ci les échanges entre les différentes parties de la carte mère sont nettement améliorés. La particularité du hub est de proposer plusieurs "chemins" et de centraliser l'arrivée de l'information et de la redistribuer à son destinataire, on obtient ainsi un réel gain de performance par rapport à l'architecture du 440 BX.

Dans le chipset 440BX, un goulet

Dans le chipset i820, grâce à l'architecture AHA, chaque bus d'étranglement existe au niveau du s'adresse directement au chipset.chipset

RAMBUS

Ce qui caractérise le plus ce chipset c’est le support de la mémoire RDRAM, dites RAMBUS.

Intel a choisi ce type de mémoire car à l’époque c’était la seule mémoire capable d’apporter un gain de performance important grâce à une fréquence allant jusqu'à 800 MHz. L’inconvénient majeur c’est le prix et la disponibilité de ce type de mémoire. Depuis la SDRAM 133 Mhz est apparue ainsi qu’une nouvelle technologie la DDRAM qui permet de fonctionner à 266 Mhz malheureusement le I820 ne supporte ni l’une ni l’autre. Pour palier à ce problème Intel a développé un circuit le MTH qui permet de créer des cartes mères à base de I820 et de SDRAM 133 Mhz.

Des bugs ont obligés les fabricants de carte mères utilisant ce type de chip à les rapatrier.

Les différents composant du chipset i820 •   Le chipset MCH (Memory Controller Hub) 

Support des fréquence de bus 100 MHz et 133 MHz

Support de l'AGP 4x ainsi que du mode Fast Writes

Support de la mémoire RAMBUS

Permet le bi-processeur

•  Le chipset ICH (I/Ocontroller Hub) 

Supporte un contrôleur EIDE à la norme Ultra DMA 66 et 100. 

Ce chip gère un contrôleur PCI et LPC (Low Pin Count auquel on peut connecter des contrôleurs à faible débit, tel qu'un contrôleur ISA par exemple).

Ce chipset intègre un contrôleur AC'97, intégrant un contrôleur Soft Audio et Soft Modem.

•  Le chip FWH (FirmWare Hub)

Ce composant sert avant tout au stcockage du BIOS, mais également à certaines fonctionnalité avancées du système, tel le RNG (Random Number Generator) servant à crypter les données (le RNG assure l’inviolabilité des informations confidentielles, par exemple un numéro de carte bleu communiqué sur Internet),

3.3.3 Intel I815xx

Comme le I810 ce chipset intègre un contrôleur graphique 2D/3D, qui peut être désactivé au profit d’une carte externe de type AGP 4x. La version EP  n’intègre pas de contrôleur graphique.

Contrairement au chipset I820 il est capable de gérer la SDRAM 133.

La version de base possède une  interface ATA 66 et la version E une interface ATA 100

3.3.4 Le VIA Apollo KT133 et KT133A

Ce chipset est très utilisé par les fabricants de cartes mères pour Pentium III car c’était le seul chipset capable de travailler avec de la SDRAM à 133 Mhz, jusqu'à l’apparition du I815 de chez Intel.

•  AGP 2X

•  Ultra DMA 66

•  Bus système 133 Mhz

•  SDRAM 133 Mhz

•  AC-97 et MC-97

•  4 ports USB

Le Sounth bridge peu être soit le VT82C596B ou le VT82C686A

VIA Apollo Pro 133

•  AGP 4X

•  Ultra DMA 66

•  Bus système 133 Mhz

•  SDRAM 133 Mhz

•  AC-97 et MC-97

•  4 ports USB

Le Sounth bridge peu être soit le VT82C596B ou le VT82C686A

Via Apollo Pro 133 A

3.3.5 Chipset pour Pentium 4

Tableau   tiré   d’un   article (test   comparatif   des   différents   chipset   pour   P4)   du   site

Voir aussi article P4+DDR sur le site

3.4 Chipset pour Atlon et duron.

3.4.1 Chipset AMD 750

AMD propose son propre chipset pour ses processeurs Atlon. Le North bridge AMD-751 gère l’AGP 2X, supporte la SDRAM 100 ou 133 Mhz ainsi que la RAM ECC. Le Sounth Bridge AMD-756 gère 4 ports USB, l’Ultra DMA 66,  ..

3.4.2 Le VIA Apollo Kx 133.

Ce chipset a été spécialement développé pour les processeurs AMD Atlon et Duron, il utilise le même  Sounth bridge que l’Apollo Pro 133.

... ... ...

4 L'overclocking

Note préléminaire :

L'OVERCLOCKING PEUT ENDOMMAGER VOTRE MACHINE. JE NE SAURAIS ETRE TENU RESPONSABLE DES DEGATS DUS A L'APPLICATIONDE CETTE

OPTIMISATION.

4.1 Qu'est ce que l'overclocking

L'overclocking est une technique qui consiste à faire tourner son CPU à une fréquence supérieur à celle pour laquelle il est vendu. Cette fréquence est obtenue à partir de la fréquence du bus système auquel on applique un coefficient multiplicateur. (exemple bus 66 Mhz coéf 2,5 donne 166 Mhz) 

En modifiant le coefficient multiplicateur et/ou la fréquence du bus on modifie la fréquence de travaille du processeur. Ces modifications peuvent être faites sur certaines cartes au moyen du BIOS, mais le plus souvent au moyen de cavaliers (ou jumpers) situés sur la carte mère. 

-  Les processeurs INTEL (pentium, MMX, pentium pro, PII) étaient jusqu'à présent les processeurs les plus facilement overclockables. En effet, ces CPU ne sont pas poussés d'origine et chauffent peu. Malheureusement, INTEL à intégré à tous ses CPU une limitation qui empêche de changer le coefficient multiplicateur. 

-  Les processeurs AMD K6 deviennent donc les CPU offrant le plus de possibilité dans l'overclocking. 

-  Les CPU CYRIX 6X86 et 6X86MX sont poussés d'origines. Les possibilités d'overclocking sont donc très réduites (risque de surchauffe). 

4.2 Précautions à prendre.

Il est nécessaire d'investir dans un bon ventilateur avec un radiateur épais afin de garantir un refroidissement correct du processeur. L'overclocking entraîne une surchauffe importante qu'il faut contenir sous peine de destruction du processeur. 

4.3 Mise en œuvre

Il est plus intéressant mais plus risqué pour la stabilité du fonctionnement du système d'augmenter la fréquence de bus que d'augmenter le coefficient multiplicateur. En effet, tout les timings du fonctionnement interne de la carte mère sont déterminés par rapport à la fréquence du bus système, de sorte qu'une augmentation de celle-ci engendre une diminution des temps d'accès aux différents sousensembles de la carte mère (bus externe (ISA et PCI), contrôleur de disque, carte graphique, mémoire

).

Il peut être nécessaire de modifier différents paramètres dans le bios pour que le système fonctionne correctement :

1 -  ralentir les accès à la mémoire (voir le cours sur le BIOS) 

2 - en cas de plantages lors de l'initialisation de Windows, de choisir une vitesse de boot lente ("boot system speed") 

3 - de modifier les temps d'accès au bus ISA et PCI si possibles

4 - dans les cas extrêmes (overclocking en hautes fréquences et très poussé) de ralentir la vitesse de transfert des disques (udma vers pio4 ou pio4 vers pio3 ) 

4.4 Processeur Intel

Les processeurs INTEL n'accepte plus de coef. autres que ceux pour lesquels ils sont conçus. Cela étaient déjà le cas sur certaines séries de pentium 133 (SY022 et SU073 -c'est marqué sur le CPU) mais maintenant, c'est généralisé à l'ensemble de la gamme. Voici donc un descriptif des possibilités d'overclocking en fonction du CPU : 

Pentium75 : 1.5*60 (90) ou 1.5*66 (100) 

Pentium90 : 1.5*66 (100) ou 2*60 (120) 

Pentium100 : 2*60 (120) ou 2*66 (133) 

Pentium120 : 2*66 (133) ou 2.5*60 (150) ou mieux encore 2*75 (150) 

Pentium133 : 2.5*60 (150) ou 2*75 (150) ou 2.5*66 (166) ou 2.5*83 (166) 

Pentium150 : 2*75 (150) ou 2.5*66 (166) ou 2*83 (166) 

Pentium166et MMX : 2*83 (166) ou 2.5*75 (188) ou 3*66 (200) 

Pentium200 et MMX : 2.5*83 (208) ou 3*75 (225) ou 3.5*66 (233) ou 3*83 (250)  Pentium233 MMX : 3*83 (250) ou 3.5*75 (263) 

Concernant le voltage, tout dépends du type exact du processeur : 

-  pour les Vxx qui tourne sous 3.5, on n'y touche pas. 

-  pour les Sxx qui tourne sous 3.3v il faut être prudent et en tout cas, pas plus de 3.5v. 

-  pour les pentium MMX qui tourne sous une bi-tension de 2.8/3.3v, on peut monter à 3.2/3.3 ou

3.3/3.3 .

Concerant le pentium PRO, on ne trouve sur le marché aucune carte socket 8 qui propose 75 ou 83 Mhz. L'augmentation des performances ne peut s'obtenir quand jouant sur le coefficient multiplicateur

: 

Pentium PRO150 : 2.5*66 (166) 

Pentium PRO180 : 3*66 (200) 

Pentium PRO200 : 3.5 *66 (233) 

Pour le Pentium II :

Pentium II233 : 3*83 (250) ou 3.5*75 (263) ou 4*66 (266) 

Pentium II266 : 3.5*83 (290) ou 4.5*66 (300) 

Pentium II300 : 4*83 (333) 

Pentium II333 : 4*83 (333) ou 4.5*83 (375) ou 5*83 (415) ou sur carte BX 3.5*112 (392) ou

4*100 (400) ou 4*103 (412) ou 4*112 (448) 

Pentium II350 : 3.5*112 (392) 

Pentium II400 : 4*112 (448) 

Pentium II450 : 4.5*112 (504)

Pour le Pentium III

Pentium III 450 : 4.5 * 112 (504) ou 4.5 * 124 (558)

Pentium III 500 : 5 * 112 (560) ou 5 * 124 (620) 

Note : il faut alimenter en 2.1 ou 2.2 V

Pour le Celeron

Celeron 333 A : 5 * 75(375) ou 5 * 83 (415)

Celeron 400 A : 6 * 75 (450) ou 6 * 83 (500)

Celeron 433 A : 6.5 * 75 (487) ou 6.5 * 83 (540)

Note : il faut alimenter en 2.1 ou 2.2 V

5 Annexes (modes de fonctionnement)

Mode de fonctionnement des processeurs Intel 

Descriptif des modes de fonctionnement des processeurs Intel

6 BIBLIOGRAPHIE

•  Cours BBS Neuilly et Toulouse.

•  Documents constructeurs (Intel, Cyrix, AMD, VIA, SIS, Adaptec).

•  Articles revues (PC Expert, Windows Plus).

•  Sites Internet (,PC Web,Site de Fréderic Heissler,The PC Technology guide,lesite de Jean Claude Bellamy,PC Maintenant,Active-Hardware,Puissance PC,Le site de JeanFrançois Maquiné,Esprit Pc,FC Cosinus,SCSI mon Amour,TT-Hardware,VTR-Hardware, 

SVM,PC Expert,   

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