La carte-mère
1. Définition et rôle de la carte mère
La carte mère (ou mainboard, motherboard en anglais) est le circuit imprimé principal d'un ordinateur. Elle sert de base où viennent se connecter tous les autres composants :
- Processeur (CPU)
- Mémoire vive (RAM)
- Cartes d'extension (carte graphique, carte son, etc.)
- Stockage (via des connecteurs SATA, M.2, etc.)
- Alimentation (connecteur ATX 24 broches, connecteur CPU 4/8 broches, etc.)
- Périphériques internes/externes (ports USB, Ethernet, etc.)
La carte mère assure la communication entre ces composants via des bus de données et des contrôleurs intégrés ou reliés (chipset, lignes PCI Express, etc.). Son rôle est donc central dans le fonctionnement global de la machine.
2. Les principaux formats de carte mère
Les cartes mères sont standardisées selon différents formats (ou form factors).
Les formats définissent :
- Les dimensions physiques.
- Les positions des fixations (trous de vis).
- La disposition des composants (ports d'extension, connecteurs d'alimentation, slots de RAM, etc.).
- Parfois la puissance électrique maximale (sous-entendu par le nombre de phases d'alimentation, la taille du radiateur, etc.).
2.1 ATX (Advanced Technology eXtended)
- Dimensions : 305 × 244 mm (12 x 9,6 pouces)
- Usage courant : Ordinateurs de bureau (grand public), PC gaming, stations de travail.
- Caractéristiques :
- Généralement 1 à 2 slots PCIe x16 (pour cartes graphiques) et plusieurs slots PCIe x1 ou x4.
- Peut accueillir 4 (ou plus) modules RAM sur la plupart des modèles.
- Connecteur d'alimentation principal 24 broches + connecteur CPU (4 ou 8 broches).
- Ports SATA (généralement 4 à 8).
- Souvent plus de possibilités d'extension et de connectiques que les formats plus compacts.
2.2 Micro-ATX
- Dimensions : 244 × 244 mm (9,6 x 9,6 pouces)
- Usage : Ordinateurs compacts ou de bureau.
- Caractéristiques :
- Moins de slots PCIe (en général 2 slots d'extension au lieu de 3 ou 4 pour ATX).
- Peut accueillir jusqu'à 4 modules de RAM (selon modèle).
- Destiné à des boîtiers plus petits que l'ATX classique.
2.3 Mini-ITX
- Dimensions : 170 × 170 mm (6,7 x 6,7 pouces)
- Usage : Configurations très compactes (PC de salon, petits serveurs domestiques, etc.).
- Caractéristiques :
- Généralement 1 seul slot PCIe (x16 ou x8) en taille standard.
- 2 slots de RAM la plupart du temps.
- Connectique plus réduite mais permet d'obtenir un système discret, peu encombrant.
2.4 E-ATX (Extended ATX)
- Dimensions : 305 × 330 mm (12 x 13 pouces), variable selon les marques.
- Usage : Stations de travail haut de gamme, PC gaming très haut de gamme, serveurs ou configurations multi-GPU.
- Caractéristiques :
- Plus large que l'ATX standard, permet plus de phases d'alimentation, plus de slots de RAM (parfois 8 slots), plus de ports PCIe.
- Nécessite un boîtier compatible E-ATX (plus grand).
2.5 SSI-EEB (Server System Infrastructure - Enterprise Electronics Bay)
- Dimensions : 305 × 330 mm (12 x 13 pouces), très proche du E-ATX en dimensions.
- Usage : Principalement pour les serveurs biprocesseurs ou serveurs avec un grand nombre de slots de RAM (car plusieurs CPU et plus de canaux mémoire).
- Caractéristiques :
- Standard défini pour des cartes mères serveurs.
- Peut accueillir 2 sockets processeur (Intel Xeon ou AMD EPYC, par exemple).
- Nombreux slots de RAM (jusqu'à 16 ou plus selon la plateforme) et de multiples slots d'extension (PCIe, M.2, etc.).
- Peut nécessiter une alimentation serveur spéciale (connecteur spécifique ou format EPS12V).
2.6 Autres formats pour serveurs
- SSI CEB/CEB : (12 x 10,5 pouces) pour des serveurs plus compacts qu'en SSI-EEB.
- Propriétaires : Certains fabricants (Dell, HP, Lenovo/IBM, etc.) ont leurs propres formats, non standardisés, pour leurs gammes de serveurs ou de stations de travail.
3. Les usages des différents formats
- Grand public / Gaming / Bureautique :
- ATX, Micro-ATX, Mini-ITX pour les PC de bureau.
- E-ATX pour des PC gaming haut de gamme avec multi-GPU et overclocking avancé.
- Serveurs :
- SSI-EEB, SSI-CEB ou formats propriétaires (Dell PowerEdge, HP ProLiant, etc.).
- Conçus pour accueillir des CPU de classe serveur (Intel Xeon, AMD EPYC) et des composants spécialisés (ECC RAM, contrôleurs RAID avancés, etc.).
- Stations de travail :
- E-ATX pour les workstations mono ou bi-processeur.
- SSI-EEB pour des stations biprocesseur dans un châssis de type tour (principalement chez des constructeurs comme Supermicro ou ASUS Workstation).
- Configurations compactes :
- Mini-ITX / Thin Mini-ITX pour des boîtiers très petits (boîtiers HTPC, PC de salon, mini-serveurs maison, etc.).
4. Les sockets
Le socket est le connecteur physique sur la carte mère où l'on installe le processeur. Chaque génération ou famille de processeurs (Intel, AMD) utilise un socket différent, bien qu'il puisse exister des compatibilités partielles dans certaines limites. Quelques exemples :
4.1 Sockets Intel
- LGA 1700 / 1800 : Pour les processeurs Intel Core de 12e et 13e génération (Alder Lake, Raptor Lake) et potentiellement plus.
- LGA 1200 : Pour les Intel Core de 10e et 11e génération (Comet Lake, Rocket Lake).
- LGA 1151 : Pour les Intel Core de 6e, 7e, 8e et 9e générations, avec différentes révisions (100, 200, 300 Series Chipsets).
- LGA 2066 (socket R4) : Pour la gamme HEDT (High-End Desktop) X299 (i9, i7 haut de gamme).
- LGA 3647, LGA 4189, etc. : Pour serveurs (Intel Xeon).
4.2 Sockets AMD
- AM4 : Couvrant une large gamme de processeurs Ryzen 1xxx/2xxx/3xxx/4xxx/5xxx.
- AM5 : Nouvelle génération pour les Ryzen 7000 et suivant (support PCIe 5.0, DDR5).
- sTRX4 / TR4 (Threadripper) : Pour HEDT (High-End Desktop) AMD Threadripper.
- SP3 / SP5 : Pour AMD EPYC (serveurs, stations biprocesseurs).
Le choix du socket dicte directement le type de processeur compatible. Inversement, le processeur désiré impose le socket de la carte mère.
5. Les principaux chipsets et contrôleurs
Chaque carte mère est équipée d'un chipset (un ensemble de puces) qui gère la communication entre le processeur, la mémoire, et d'autres périphériques (SATA, USB, PCIe, etc.). Les chipsets varient selon le socket et la gamme de processeur.
5.1 Chipsets Intel
- Séries grand public (pour LGA 1700) : H610, B660, H670, Z690 pour la 12e et 13e génération. Nouvelle série 700 (B760, Z790, etc.).
- Séries haut de gamme : X299 (pour LGA 2066) et futures plateformes HEDT.
- Séries professionnelles / serveurs : C621, C622, C624, etc. pour Xeon.
5.2 Chipsets AMD
- Séries AM4 (Ryzen) : A320, B350, X370, B450, X470, B550, X570, etc.
- Séries AM5 (Ryzen 7000) : B650, X670, etc.
- Plateformes Threadripper (sTRX4/TR4) : Chipsets TRX40 (Threadripper 3000) ou WRX80 (Threadripper Pro).
- Plateformes EPYC : Géré par des chipsets spécifiques pour serveurs (à la différence d'Intel, AMD inclut plus de contrôleurs directement dans le CPU, donc le "chipset" serveur peut être plus minimal).
5.3 Contrôleurs intégrés
Au-delà du chipset principal, la carte mère peut embarquer :
- Contrôleur réseau (Ethernet 1 GbE, 2.5 GbE, 10 GbE, éventuellement Wi-Fi/BT).
- Contrôleur audio (Realtek, ALCxxx, etc.).
- Contrôleur USB (porté par le chipset, mais parfois un contrôleur additionnel pour l'USB 3.2 Gen2, Thunderbolt, etc.).
- Contrôleur RAID (basique, dit "fake RAID" ou "RAID logiciel" intégré, ou contrôleur dédié sur carte mère serveur).
6. Spécificités des cartes mères pour serveurs
Les cartes mères dédiées aux serveurs diffèrent souvent des cartes grand public par :
- Support de processeurs serveurs (Intel Xeon, AMD EPYC).
- Support de la mémoire ECC Registered : RAM à Correction d'erreurs (Error-Correcting Code) et souvent Registered (RDIMM ou LRDIMM) afin de pouvoir placer de grandes quantités de RAM (plus stable).
- BIOS/UEFI spécifiques (possibilité de management à distance, configuration avancée, etc.).
- Connectique :
- Plus de ports SATA/SAS (8, 10, 12, etc.).
- Contrôleurs RAID plus avancés.
- Port(s) LAN gigabit multiples, parfois 10 GbE intégré.
- Ports dédiés pour la gestion à distance (IPMI, iLO chez HP, iDRAC chez Dell, etc.).
- Form Factor :
- SSI-EEB pour grandes cartes biprocesseur.
- SSI-CEB ou formats propriétaires pour serveurs rack.
- Conception :
- Systèmes de refroidissement passifs ou compatibles avec des ventilateurs de châssis de serveurs (souffleries à fort débit).
- Conçues pour fonctionner en continu 24/7, haute fiabilité.
- Alimentation :
- Souvent connectique type EPS12V 8 broches ou plus.
- Blocs d'alimentation redondants (dans les serveurs rack) avec une connectique adaptée.
Exemples de cartes mères serveurs
- Supermicro : Gammes X11, X12 pour Intel, ou H11, H12 pour AMD.
- ASUS : Gamme "Server Series" (Z11, RS series).
- Dell / HP : Formats propriétaires dans leurs gammes PowerEdge ou ProLiant.
7. Éléments importants à prendre en compte lors du choix d'une carte mère
- Compatibilité du socket : S'assurer que le processeur visé est compatible.
- Format (form factor) : Choisir un format adapté au boîtier et à l'usage.
- Chipset : Le chipset détermine les fonctionnalités disponibles (nombre de lignes PCIe, version PCIe, support USB, overclocking, RAID, etc.).
- Alimentation et phases d'alimentation : Pour des processeurs puissants ou l'overclocking, on privilégie une carte mère avec plus de phases d'alimentation (VRM de qualité).
- Nombre et type de slots RAM : Vérifier la quantité maximale de RAM, le type (DDR4, DDR5, ECC, etc.), la fréquence supportée.
- Slots d'extension : Combien de slots PCIe x16, x4, x1 sont nécessaires ? SLI/CrossFire ou multi-GPU ?
- Connectivité :
- Nombre de ports SATA, M.2 (PCIe Gen4, Gen5 ?).
- Nombre et type de ports USB, Thunderbolt, etc.
- Carte réseau intégrée (1 Gbit/s, 2.5 Gbit/s, 10 Gbit/s).
- Fonctionnalités spécifiques (RAID matériel, IPMI, Wi-Fi intégré, Bluetooth, RGB, etc.).
- Marque / fiabilité : ASUS, Gigabyte, MSI, ASRock, Supermicro, etc.
- Mises à jour BIOS / UEFI : Vérifier la disponibilité et la réactivité du constructeur pour la compatibilité avec les nouveaux CPU et correctifs de sécurité.
Résumé
La carte mère est le socle de tout ordinateur et sa sélection est cruciale pour assurer la compatibilité du processeur, de la mémoire et des autres composants. Les formats tels que ATX, Micro-ATX, Mini-ITX sont plus orientés grand public, tandis que E-ATX et SSI-EEB (ou formats propriétaires) sont souvent dédiés aux stations de travail et serveurs. Les sockets déterminent le type de processeur compatible, et les chipsets apportent certaines fonctionnalités et optimisations.
Pour un PC de bureau standard, le format ATX ou Micro-ATX couvrira la majorité des usages. Pour une configuration gaming ou workstation haut de gamme, on s'orientera vers E-ATX afin de disposer de plus d'extensions, de phases d'alimentation et de meilleures options de refroidissement. En serveur, on retrouve des formats spécifiques (SSI-EEB, par exemple) et des sockets dédiés (Xeon, EPYC). Les cartes mères serveurs intègrent souvent des options avancées de gestion et sont conçues pour la fiabilité sur le long terme.
En définitive, le choix se fait en fonction de :
- l'usage (bureautique, gaming, serveur, etc.),
- du processeur à installer (socket + TDP),
- des extensions (carte graphique(s), carte réseau, stockage, etc.),
- de la capacité en mémoire RAM souhaitée,
- et du boîtier (compatibilité avec le form factor).