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 Les bus informatiques : quarante ans d'évolution 

Dès les premières machines personnelles des années 1980, le bus informatique constitue l'artère centrale d'un ordinateur : c'est un ensemble de liaisons électriques (ou optiques) partagées qui permettent aux composants — processeur, mémoire, cartes d'extension, périphériques — de s'échanger des données, des adresses et des signaux de contrôle selon un protocole commun. On distingue classiquement trois familles :

  • le bus de données (qui transporte les informations)
  • le bus d'adresses (qui indique où lire ou écrire)
  • le bus de contrôle (qui orchestre les échanges)

Le bus ISA des premiers PC IBM (1981) offrait 8 MHz et 8 bits de largeur ; suffisant pour l'époque, il deviendra rapidement un goulot d'étranglement. Les années 1990 voient l'avènement du PCI, puis de l'AGP dédié à la carte graphique, répondant à des besoins croissants en bande passante. Le tournant majeur survient en 2004 avec le PCI Express (PCIe), qui abandonne le bus parallèle partagé au profit de liaisons série point-à-point, démultipliant les débits à chaque nouvelle génération — de 2,5 GT/s (PCIe 1.0) à 32 GT/s par voie avec PCIe 5.0.

GT/s signifie Gigatransferts par seconde — c'est le nombre de fois par seconde qu'une donnée peut être transférée sur une liaison, indépendamment de sa taille.
Pourquoi ne pas dire simplement Gbit/s ?
Parce que PCIe n'envoie pas des bits bruts : il utilise un encodage qui ajoute des bits supplémentaires pour la synchronisation et la détection d'erreurs. En PCIe 1.0, l'encodage 8b/10b signifie que pour chaque 8 bits utiles, 10 bits sont réellement transmis sur le câble — soit une surcharge de 20 %.
Donc pour PCIe 1.0 avec ses 2,5 GT/s :

  • 2,5 milliards de transferts/s × 8 bits utiles / 10 bits transmis = 2 Gbit/s de débit utile par voie (lane)
  • Un slot x16 (16 voies) offre donc 16 × 2 = 32 Gbit/s, soit environ 4 Go/s

En parallèle, l'USB révolutionne la connexion des périphériques externes depuis 1996, atteignant aujourd'hui 40 Gbit/s avec USB4 et Thunderbolt 4. Comprendre le bus, c'est donc saisir pourquoi un SSD NVMe est dix fois plus rapide qu'un SSD SATA, ou pourquoi une carte graphique haut de gamme exige un slot x16 : derrière chaque connecteur se cache une logique précise de largeur, de fréquence et de protocole qui conditionne les performances de l'ensemble du système.

images d'un graphique temporel
Glossaire des BUS informatiques
Nom Définition
BUS EISA Le bus EISA est né d'une bataille industrielle. En 1987, IBM avait lancé le MCA (Micro Channel Architecture), un bus propriétaire destiné à remplacer l'ISA 16 bits sur ses PS/2. Pour contrer IBM et éviter de payer des licences, un consortium de neuf constructeurs — surnommé le "Gang of Nine" — réunit notamment Compaq, HP, AST Research, Epson, NEC, Olivetti, Tandy, Wyse et Zenith Data Systems. En 1988, ils annoncent conjointement l'EISA, officiellement standardisé en septembre 1988, comme une alternative ouverte et rétrocompatible avec l'ISA. Architecture générale : Extension 32 bits du bus ISA existant (lui-même dérivé du bus 8 bits de l'IBM PC original de 1981, puis étendu à 16 bits en 1984 avec l'AT). Rétrocompatibilité totale avec les cartes ISA 8 et 16 bits — c'est l'un de ses atouts majeurs face au MCA. Performances : Largeur de bus : 32 bits, Fréquence : 8,33 MHz, Débit maximal théorique : 33 Mo/s (en mode rafale, bus mastering), Adressage mémoire : jusqu'à 4 Go (espace 32 bits). Fonctionnalités avancées : Bus mastering : les cartes périphériques peuvent prendre le contrôle du bus pour des transferts DMA haute performance, sans mobiliser le processeur. Configuration automatique (ancêtre du Plug and Play) : les IRQ, DMA et adresses mémoire se configurent via un utilitaire logiciel (fichier .CFG) plutôt que par des cavaliers physiques. Partage du bus entre plusieurs maîtres. Positionnement et usages L'EISA était principalement destiné aux serveurs et stations de travail haut de gamme, plutôt qu'aux PC grand public (son coût était élevé). On le trouvait surtout sur des cartes SCSI, des contrôleurs réseau (notamment Token Ring et Ethernet 10 Mbit), et des cartes vidéo professionnelles. Déclin: Dès le milieu des années 1990, l'arrivée du bus PCI (Peripheral Component Interconnect, 1992-1993) — plus rapide, plus polyvalent et également ouvert — a rapidement rendu l'EISA obsolète. Le PCI offrait des débits nettement supérieurs (jusqu'à 133 Mo/s en 32 bits) et une meilleure scalabilité. L'EISA a progressivement disparu des nouvelles architectures de serveurs vers 1995-1996.
BUS PCI Peripheral Component Interconnect, est un standard créé par le géant américian Intel opposé au bus VLB. Contrairement au bus VLB, le PCI n'est pas un bus local comme le prétendait Intel en 1990. La technologie PCI a été commercialisé dans des PC haut de gamme à base de pentium. Le bus PCI gère 32 bits de données et 32 bits d'adresse à une fréquence maximum de 33 MHz. La large bande passante permet de transférer un maximum de 132 Mo par seconde. Le bus PCI gère le mode burst en lecture mais aussi en écriture. C'était un avantage lorsque l'on disposait de microprocesseurs très rapides (comme le 486dx à 50 MHz ou un pentium). Le bus PCI dispose de fonctions d'auto-configuration. Le réglage des paramètres s'effectue de manière automatique au moment du démarrage du PC. Chaque périphérique dispose d'un code d'identification contenu dans une mémoire intégrée de 256 octets.