Que se passe-t-il dès que vous entreprenez une tâche sur votre ordinateur, quelle qu’elle soit ? C’est une mécanique extrêmement complexe qui se met en branle. Les yeux rivés à l’écran, les mains sur le clavier et la souris ? ou le pavé tactile du portable ?, nous n’avons pas forcément conscience de ce qui se trame dans notre machine. Dans un ordinateur, aussi importants soient-ils, le processeur, la mémoire, la carte graphique et le disque dur ne font pas tout. Le rôle du chipset ? qui peut se traduire par “ jeu de composants ” ? est tout aussi essentiel. Ces puces soudées sur la carte mère sont des points de transit pour les données entrantes et sortantes, allant et venant vers la carte graphique, les interfaces internes ou externes, etc.Historiquement, le chipset s’articulait autour de deux puces principales. La première, surnommée northbridge (le “ pont nord ”, qu’Intel baptise différemment, selon les chipsets : memory controller hub, in/out hub, platform controller hub…), était reliée directement au processeur par une voie de communication à haut débit, le bus frontal, alias front-side bus ou FSB. Le northbridge prenait en charge les échanges les plus rapides : c’est lui qui contrôlait les interfaces AGP et plus récemment PCI Express utilisées par les cartes graphiques. Il servait aussi de contrôleur mémoire, gérant le dialogue avec les barrettes de Ram. Seconde puce : le southbridge (“ pont sud ”) communiquait avec les interfaces “ lentes ” de l’ordinateur telles que les connecteurs PCI, USB, les prises PS/2 pour les claviers et souris, le Bios northbridge et southbridge étant reliés entre eux par une voie de communication dédiée (Direct Media Interface chez Intel, A-Link Express chez AMD, qui carburent dans leurs dernières versions à des bandes passantes de 2 Go/s).Vous aurez remarqué que la majorité du paragraphe précédent est au passé : c’est volontaire. Car le chipset tel que nous venons de vous le présenter (et tel qu’il a existé pendant plus d’une vingtaine d’années) est en passe de disparaître. Le but de cette mutation, miniaturiser l’architecture et supprimer un à un les différents goulets d’étranglement ralentissant les échanges au cœur de l’ordinateur. Déjà, le FSB “ à l’ancienne ” a progressivement cédé sa place à des liaisons plus performantes, HyperTransport chez AMD (avec une bande passante maximale théorique de 20,8 Go/s pour sa version 3.0) et Quick Path Interconnect ? QPI ? chez Intel (jusqu’à 25,6 Go/s théoriques). À comparer avec les 10,6 Go/s du FSB d’un Core 2 Quad ou les 5,3 Go/s d’un Atom.
Mutation du chipset
L’autre transformation clé, c’est l’intégration, au sein du processeur, de certaines fonctions initialement dévolues au chipset. Avec à terme la création de “ systems on a chip ” (plates-formes unifiées), réunissant sur un unique morceau de silicium le processeur central, un composant graphique et la gestion de toutes les entrées/sorties.Le premier à avoir “ déménagé ”, c’est le contrôleur mémoire (jusqu’ici intégré au northbridge) : de plus en plus souvent, il est intégré au processeur. Une pratique qui ne date pas d’hier. Elle était déjà mise en œuvre dans certains microprocesseurs pour serveurs d’entreprise dans les années 90 (l’Alpha de Digital, certains UltraSparc de Sun…) avant de se répandre dans le grand public avec l’Athlon 64 d’AMD et ses successeurs à partir de 2003 ; Intel y viendra à partir de 2008 et l’a désormais généralisé à tous ses processeurs de la famille Core i (architectures Nehalem et Sandy Bridge). Lorsqu’il était placé dans le northbridge, le contrôleur mémoire imposait aux données un voyage plus long pour accéder au processeur : elles devaient d’abord emprunter le bus mémoire pour accéder au northbridge (un boulevard : dans cette configuration, sa bande passante pouvait dépasser 8 Go/s selon le type de barrettes utilisé), puis le bus frontal pour parvenir au processeur. Désormais, il est de plus en plus localisé au sein même du CPU : le chemin est ainsi beaucoup plus court (processeur et mémoire sont en lien direct) et les voies ont été élargies, plus de 50 Go/s avec les générations les plus récentes et les plus performantes de mémoire DDR3 !La conséquence directe du déplacement du contrôleur mémoire, c’est la disparition pure et simple du northbridge. Son rôle se résume en effet à la gestion des interfaces d’affichage, mais désormais la plupart des processeurs récents ? Core i3/i5/i7 d’Intel et Fusion d’AMD ? prennent en charge directement toute la partie graphique : ils intègrent un composant d’affichage et gèrent eux-mêmes les liaisons PCI Express, sur lesquelles vous branchez une carte graphique plus puissante. Le northbridge devient donc inutile ; le chipset se limite du coup au southbridge et donc aux entrées/sorties : USB, Sata 3 et 6 Gbit/s, Gigabit Ethernet, audio, connecteurs PCI et PCI Express (à l’exception de la carte graphique)…Cette simplification – de façade, car elle fait appel à des composants de plus en plus complexes – est très intéressante pour les portables et les ordinateurs de petite taille. Dans ces environnements très compacts, chaque composant retiré et chaque millimètre cube gagné est bon à prendre. Le prochain sur la liste, c’est le southbridge : on peut aisément imaginer qu’il aura disparu d’ici cinq ans, ses fonctions étant, elles aussi, intégrées au processeur. On prend les paris ?
01 – Le processeur
Le cœur de l’ordi se diversifie : les processeurs récents embarquent un contrôleur mémoire et certains un circuit graphique et un contrôleur PCI Express. Pour sa gamme Fusion, AMD ne parle plus de CPU (Central Processing Unit), mais d’APU (Accelerated Processing Unit).
02 – La mémoire
Elle communique désormais directement avec le processeur. L’utilisation de DDR2 est sur le déclin, et la DDR3 autorise des échanges de données bien plus rapides.
03 – Le northbridge
Ce composant est menacé à court terme : ses fonctions traditionnelles (gestion de la mémoire et de la liaison avec la carte graphique) glissent de plus en plus vers le processeur. Ceci est possible grâce à des gravures toujours plus fines des circuits du CPU. Les échanges avec la mémoire et la carte 3D sont ainsi accélérés.
04 – Le southbridge
À part l’écran, quel que soit le périphérique que vous branchiez sur l’ordinateur (disque dur, réseau, carte additionnelle sur port PCI ou PCI Express 1x…), ses informations transitent par le southbridge, siège du traitement des entrées/sorties.
05 – Les bus de communication
Les composants de l’ordinateur sont reliés par des voies de communication, les bus, qui ne sont pas sans rappeler le réseau routier. Les “ routes ” en lien direct avec le processeur sont les plus larges (jusqu’à 25,6 Go/s pour le bus QPI d’Intel, par exemple) ; les connexions entre les interfaces externes et le southbridge tiennent plus du chemin vicinal.
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