Comprendre : comment choisir sa carte mère

Introduction

Malgré le fait que nous ayons tous été débutant un jour, on tend facilement à oublier dans quelle mesure on manquait de connaissances lorsque l’on s’est décidé pour la première fois à monter un PC. Quelques temps et configurations plus tard, on peut également se souvenir d’un moment presque magique : le fait de lire une palanquée de caractéristiques techniques et pour la première fois, être capable de tout comprendre. Nous publions régulièrement des tests et comparatifs de cartes mères, mais il ne faut pas pour autant oublier ceux parmi nous qui manquent de savoir-faire pour exploiter les recommandations de nos articles et les conseils proposés sur le forum.

Qu’implique donc le choix d’une carte mère ? Bien évidemment, la prise en charge d’un processeur en particulier est essentielle et là encore, nous couvrons un maximum de modèles allant des processeurs basse consommation jusqu’aux monstres overclockés nécessitant 200 Watts et plus. Ceci étant dit, la carte mère est bien plus que le composant destiné à accueillir un processeur.

Un écueil relativement courant lorsque l’on monte une configuration consiste à investir plusieurs centaines d’euros avant de s’apercevoir que certains composants ne peuvent être assemblés. Plus rarement, on peut acheter des composants qui s’assemblent, mais se révèlent incompatibles. Le problème le plus courant pour un assembleur débutant tient malheureusement  au déséquilibre entre les composants, ce qui limite artificiellement les performances.

Le choix de composants qui s’assemblent et fonctionnement bien ensemble nécessite une réflexion quant au format de la carte mère, son socket et enfin les fonctionnalités de son chipset. L’optimisation des performances passe par des subtilités au niveau de la configuration mémoire et la gestion des graphismes, tandis que du côté des fonctionnalités, l’idéal est de penser aux composants embarqués par la carte mère et/ou les cartes filles que l’on peut ajouter.

Au premier abord, cela fait beaucoup de variables à considérer, d’autant plus que les marques sont nombreuses et l’offre pléthorique. Mais c’est aussi ce qui fait la force du PC : nous avons le choix. On peut personnaliser sa configuration de manière à obtenir exactement ce que l’on voulait à la base. S’agissant des cartes mères, il suffit de quelques connaissances générales ainsi que la lecture de quelques tests pour limiter la sélection à un petit nombre de produits, tout particulièrement adaptés à ses besoins.

La carte mère à la loupe

Grâce à un circuit imprimé grand format, les fabricants de cartes mères peuvent proposer autant de fonctionnalités que possible, d’où une multitude de composants associés à considérer.

Nous avons choisi la carte mère ci-dessus pour deux raisons : ses connecteurs sont faciles à repérer et l’agencement de ses composants est caractéristique des produits haut de gamme. Les détails et fonctionnalités spécifiques dépendent de la cible visée par le constructeur, du prix de la carte mère et de quelques technologies sous-jacentes.

Sur l’exemple ci-dessus, la source d’alimentation principale vient du connecteur ATX étendu (EPS) 24 broches (n°12), tandis que l’interface processeur est gérée séparément par un connecteur (EPS12V/ATX12V) à huit broches (n°13). Parmi les cartes qui proposent plusieurs ports PCI Express 16x pour les cartes graphiques (n°4), nombreuses sont celles qui proposent un connecteur d’alimentation supplémentaire près de ces ports (n°14), mais son utilisation n’est généralement pas nécessaire.

Bon nombre de cartes mères peuvent gérer plusieurs cartes graphiques grâce aux ports PCI Express 16x supplémentaires, mais certains de ces ports peuvent être câblés en 8x voir 4x, ce qui diminue la bande passante disponible pour la communication entre la carte graphique et le reste de la configuration. Les cartes mères conçues pour une consommation minimale (ou vendues à un prix extrêmement agressif) sont souvent démunies de port graphique, sachant que l’affichage vidéo est alors confié au moteur graphique embarqué dans le die du processeur/APU.

Sous l’imposant radiateur situé à droite de la carte mère, on identifie facilement un régulateur de tension à six phases grâce aux composants qui fonctionnent en parallèle. Les cartes mères récentes utilisent généralement un certain nombre de phases à faible ampérage, afin de réguler plus efficacement la puissance en charge. Cette conception permet également de désactiver les composants qui ne sont pas sollicités. Etant donné que la capacité des composants d’un étage d’alimentation varie, il est impossible de déterminer la qualité d’une carte mère en se fiant uniquement à son nombre de phases. Pour l’anecdote, nous avons déjà vu une carte mère à 12 phases surpasser un modèle concurrent à 35 phases.

Les cartes mères à régulateur de tension numérique sont généralement dépourvues des composants vus sur l’image, ce qui force chacun de nous à lire des tests/comparatifs ou encore parcourir la documentation du constructeur afin d’avoir les caractéristiques de l’étage d’alimentation.

De l’importance de l’agencement

Après avoir mieux cerné les composants sur notre carte mère, nous pouvons maintenant voir de près en quoi ils influent sur l’agencement et en quoi l’agencement dépend d’eux. Nous utilisons la même carte mère Biostar que sur la page précédente pour des raisons visuelles : ses couleurs fortement contrastées permettent de distinguer facilement les connecteurs. La voici désormais positionnée à la verticale, position dans laquelle elle se trouvera dans l’immense majorité des boitiers.

L’espacement des cartes graphiques est primordiale pour un PC haut de gamme orienté jeux. On voit sur l’image que les deux premiers ports PCIe 16x sont espacés par deux connecteurs PCIe 1x, une nécessité sachant que plusieurs cartes graphiques haut de gamme récentes ont des dissipateurs qui occupent plus de deux slots. Le troisième port PCIe 16x ne bénéficie pas de la même considération parce qu’il n’y a tout simplement pas la place nécessaire à cela.

Ceci étant dit, Biostar aurait pu faire un autre choix : le premier port PCIe 16x correspond à la deuxième équerre PCI d’un boitier ATX. Le fabricant n’a pas remonté ce port plus haut de manière à laisser une place confortable entre le dos de la première carte graphique et les loquets présents sur les ports dédiés à la DRAM, permettant ainsi une manipulation facile des barrettes mémoire une fois la carte graphique en place.

Quoi qu’il en soit, la carte mère peut donc gérer trois cartes graphiques pourvu que le dissipateur de la dernière n’occupe pas plus de deux slots. Même dans ce cas, il est nécessaire d’avoir un boitier avec une huitième équerre PCI en bas, étant donné qu’une carte double slot s’étendrait bien évidemment au-delà de l’extrémité inférieure de la carte mère. Cet agencement est devenu tellement courant que bon nombre de boitiers orientés joueurs à 100 euros et plus en bénéficient et peuvent même aller au-delà.

Six des sept ports SATA de la carte mère sont orientés vers la droite, de manière à ce que les nappes ne viennent pas buter dans le dissipateur d’une carte graphique particulièrement longue. Par ailleurs, la plupart des boitiers ATX sont maintenant conçus avec un système de passe-câbles derrière la cage à périphériques de stockage inférieure. Le septième port SATA est quant à lui orienté de face, ce qui est acceptable dans la mesure où il est positionné au-dessus de la carte graphique.

Remarquons le positionnement du connecteur bleu USB 3.0 (n°10), juste en dessous du loquet fermant le port PCIe 16x blanc en bas de la carte mère. Les câbles USB 3.0 étant rigides, ils ne peuvent pas être pliés pour passer sous la troisième carte graphique, contrairement à la plupart des câbles destinés aux connexions frontales. En clair, l’installation d’une troisième carte graphique double slot condamne le port USB 3.0 frontal. La majorité des cartes mères plus récentes déportent donc ce connecteur au-dessus du premier port PCIe 16x, à peu près au niveau du port SATA perpendiculaire (n°7) que l’on voit sur cette carte mère.

Le coin supérieur gauche est généralement choisi pour le connecteur ATX12V/EPS12V, permettant ainsi de faire passer le câble derrière le support de la carte mère dans les boitiers où l’alimentation se situe en bas. La plupart des alimentations à fort ampérage proposent des câbles suffisamment longs pour répondre à cette situation. Notre carte mère propose même un deuxième connecteur d’alimentation à huit broches pour l’overclocking extrême (malgré le fait que son étage d’alimentation ne semble pas suffisamment musclé pour tirer plus que ce qu’un seul connecteur ATX12V/EPS12V soit capable de délivrer).

La position du connecteur 20 ou 24 broches ATX/EPS est elle aussi courante : décalé sur le côté droit, il permet un branchement facile avec une alimentation en haut comme en bas sans que le câble ne vienne buter dans le dissipateur CPU ou un port quelconque. Les nappes SATA qui passent en-dessous sont par ailleurs légèrement surélevées par rapport au coin inférieur droit.

L’emplacement des connecteurs pour l’audio en façade est un sujet polémique depuis qu’Intel a affirmé en 1997 qu’ils devaient être situés dans le coin inférieur gauche. Bon nombre d’entre nous préfèrent router ces câbles derrière le support de la carte mère mais malheureusement, ces mêmes câbles sont généralement trop courts sur une majorité de boitiers pour permettre un tel cheminement. On voit sur l’image ci-dessus que Biostar a avancé le connecteur de quelques centimètres afin d’atténuer le problème crée par Intel à l’origine, mais aussi aggravé par des fabricants de boitier peu soucieux de la gestion du câblage.

Enfin, notons le positionnement et le nombre de connecteurs pour ventilateurs. La Tpower X79 de Biostar propose une configuration minimale mais parfaitement placée : la prise CPU quatre broches est située à côté du coin inférieur droit de l’emplacement dédié au processeur, une prise pour un ventilateur en extraction est proposée à côté du connecteur d’alimentation supplémentaire pour carte graphique et pour finir, une prise dédiée à un ventilateur en aspiration se trouve juste à côté du connecteur USB 3.0 tout en bas de la carte mère. On préfèrerait cependant avoir deux prises pour les ventilateurs en aspiration et deux prises pour les ventilateurs en extraction, de même que d’éventuels connecteurs pour ventilateurs latéraux/au sommet du boitier. Bien entendu, il est toujours possible de rajouter des ventilateurs avec un adaptateur venant se brancher directement sur l’alimentation, mais on perd alors la possibilité de réguler leur débit via la carte mère.

Pour être tout à fait honnêtes, nous sommes particulièrement exigeants en matière d’agencement et de positionnement pour ce qui est des cartes mères. Le but est de signaler les problèmes potentiels avant d’être mis devant le fait accompli et non pas d’exclure un produit particulier de toute évaluation plus complète. Dans le cas où l’orientation des ports SATA ou connecteurs pour audio frontal paraitrait problématique, nos tests et comparatifs de boitiers devraient pouvoir dissiper les doutes.

Formats

Si les principaux assembleurs sont libres de concevoir des PC de toutes formes et tailles, l’ATX et ses dérivés domine le marché des pièces au détail. Les variations réduites de l’ATX diminuent les possibilités d’évolution tout en nous rendant plus dépendant des composants intégrés ou périphériques externes, tout en permettant bien entendu des configurations à encombrement réduit. Si les progrès accomplis du côté des puces audio et contrôleurs réseaux embarqués sont tels qu’il n’est plus nécessaire de passer par des cartes dédiées, les circuits graphiques intégrés restent encore assez anémiques. A moins d’utiliser exclusivement son PC pour la bureautique, internet et le visionnage de vidéos, il faudra probablement passer par une carte graphique pour les tâches intensives en 3D. Les configurations pour bureautique et lecteurs média ont beau être capables de remplir un rôle bien défini au cours de leur (précieuse) existence, il nous semble important de prévoir a minima la place pour des cartes filles lorsque l’on assemble une configuration polyvalente.

De l’ATX jusqu’à Mini-ITX

L’ATX a été conçu pour corriger trois défauts du format AT qui l’a précédé, ainsi qu’apporter quelques améliorations mineures. Premièrement, la zone de la carte mère destinée au socket processeur est mise à l’abri de longues cartes filles, là où les cartes AT pouvaient proposer cette même zone derrière ou même à la place de ports destinés aux cartes d’extension. Deuxièmement, l’inclusion d’un panneau E/S sur la carte mère diminue le besoin d’équerres proposant les connections classiques comme l’USB, l’Ethernet ou l’audio. Enfin, un flux d’air est assuré depuis le bas de la façade jusque dans le coin supérieur au fond, vers l’alimentation et/ou le ventilateur en extraction. Ces trois améliorations servent le même concept : la carte mère est divisée entre la zone destinée au CPU et la zone dédiée aux extensions.

Parmi les améliorations dites mineures, la plus importante a été l’ajout d’un interrupteur d’alimentation sur la carte mère plutôt que sur l’alimentation. Ceci a permis aux configurations de s’éteindre après la fermeture de session, mais aussi l’ajout de fonctionnalités comme le wake-on-ring (démarrage via un modem), wake-on-LAN (démarrage à l’aide d’un adaptateur réseau, démarrage/arrêt programmé et enfin, le démarrage via touches dédiées sur le clavier.

Les dérivés de l’ATX sont basés sur la même section processeur, de manière à ce que les cartes mères plus petites puissent être montées dans des boitiers plus grands au besoin. Les standards ATX incluent microATX et FlexATX. La plupart des PC au format cube comme les Shuttle (souvent appelés SFF pour Shuttle Form Factor ou Small Form Factor) utilisent quant à eux une variation à deux slots du format Flex ATX, raccourcie pour atteindre environ 8 pouces en hauteur (soit ~20,3 cm). VIA est allé encore plus loin avec le mini-ITX, lequel ne mesure de 6,75 pouces de hauteur (soit ~17,15 cm) et ne compte qu’un seul slot au maximum.

Les dimensions de l’ATX ont été définies sur des fractions de pouces ;  sachant cela, le fait d’arrondir au millimètre le plus proche explique très probablement pourquoi les trous de nombreuses cartes mères ne sont pas parfaitement alignés par rapport aux entretoises des boitiers. Même Intel, pourtant concepteur du format ATX, arrondit les dimensions lorsqu’il convertit les mesures originales pour spécifier des mises à jour récentes.

L’image ci-dessus compare les dimensions et le nombre de slots au maximum sur les divers formats dérivés de l’ATX. Les lignes en pointillé représentent les points de montage et l’on voit bien que ceux des petites cartes mères sont alignés avec ceux des formats plus conséquents. Par ailleurs, on relève également une solution aux problèmes du mini-ITX qui a été perdue de vue depuis longtemps.

Avant que n’apparaissent des composants à hautes performances compatibles avec le format mini-ITX, AMD a essayé de standardiser les PC format cube dédiés aux jeux avec une nouvelle norme appelée DTX. Son dérivé à un slot, le mini-DTX, ressemble au mini-ITX tout en étant plus large, ce qui laisse la place à quatre emplacements mémoire ainsi qu’un régulateur de tension CPU plein format. Alors que la plupart des boitiers dédiés aux configurations mini-ITX taillées pour jouer sont conçues pour également accepter le format DTX, la persistance du terme mini-ITX a dissuadé les fabricants de carte mère d’exploiter la largeur supplémentaire. Comme évoqué plus haut, les petites cartes mères peuvent être utilisées dans de grands boitiers, principe qui pourrait s’appliquer ici.

Les dimensions hors normes

Les très grandes cartes mères existent depuis aussi longtemps que les formats présentés plus haut. L’un des plus anciens est l’EATX avec ses 33 cm de largeur. Foxconn a également essayé de développer un format à 10 slots, ce qui ne s’est traduit que par l’arrivée de boitiers à 10 équerres, suite à quoi ses rivaux ont répondu à ces nouveaux boitiers par des cartes mères à 9 slots dites XL-ATX (34,55 cm de largeur). Ces dernières utilisent la dixième équerre des boitiers pour permettre l’installation d’une carte graphique double slot dans le port PCIe 16x inférieur. Les boitiers qui leur sont associés sont annoncés comme compatibles XL-ATX et peuvent là aussi s’accommoder de tous les formats plus réduits.

Sockets

Alors que les interfaces (sockets) des processeurs desktop se répartissaient autrefois par âge et par prix, AMD a segmenté son offre de telle sorte les plateformes basse consommation constituent une troisième catégorie. Voyons les maintenant par ordre de popularité.

Intel LGA 1150

Prenant en charge la plus grande gamme de microprocesseurs chez Intel, les cartes mères LGA 1150 proposent deux canaux mémoire DDR3 et un maximum de 16 lignes PCI Express 3.0 plein débit (8GT/s), lesquelles peuvent être réparties sur trois ports au maximum. Les processeurs embarquant eux-mêmes les contrôleurs mémoire et PCIe 3.0, le chipset de la carte mère n’a plus besoin d’embarquer un northbridge. C’est donc un unique PCH (platform controller hub) qui remplit le rôle traditionnel du southbridge : celui-ci contient un contrôleur PCIe 2.0 secondaire permettant d’assurer la liaison avec les périphériques moins gourmands en bande passante.

Compte tenu du faible nombre de connections PCIe proposées, le LGA 1150 se destine essentiellement à tous ceux qui n’ont pas besoin de nombreuses cartes d’extension. Le gain en bande passante procuré par le PCIe 3.0 permet d’atteindre des performances spectaculaires avec les technologies multi-GPU comme le SLI et le CrossFire, mais l’ajout d’une troisième carte graphique peut s’avérer problématique (NVIDIA va jusqu’à bloquer la compatibilité SLI sur les ports PCIe câblés en 4x). De plus, les huit lignes PCIe 2.0 partagent la même liaison 2 Go/s vers le CPU que les composants intégrés au chipset, notamment l’intégralité des six ports SATA 6 GB/s du PCH, l’intégralité des six ports USB 3.0 ainsi que tout contrôleur réseau Ethernet Gigabit.

AMD Socket AM3+

Avec ses trois ans au compteur, le socket AM3+ reste le fer de lance d’AMD quand bien même le géant de Sunnyvale se dégage progressivement du marché haut de gamme tout en améliorant ses processeurs plus accessibles. On peut notamment qualifier l’AM3+ de socket haut de gamme en raison du chipset qui lui est associé, à savoir le 990FX : celui-ci propose 42 lignes PCI Express 2.0 via son northbridge et quelques-unes de plus via son southbridge. Le contrôleur mémoire intégré au CPU gère la mémoire sur deux canaux avec une compatibilité officielle jusqu’en DDR3-1866 (on peut aller un peu au-delà en overclocking). A propos d’overclocking, la gamme de processeurs va du modeste quad core à 85 euros (le FX 4130) jusqu’à l’octocore watercoolé à 4,7 GHz (fréquence nettement supérieure aux caractéristiques architecturales de son core).

Ce socket étant en fin de vie, nous ne le recommandons qu’à condition d’avoir bien réfléchi aux alternatives pour ne pas avoir de regret après coup.

Intel LGA 2011

Prenant en charge les Core i7 Ivy Bridge-E (séries 4900 et 4800) et Sandy Bridge-E (séries 3900 et 3800) avec un maximum de 6 cores physiques, le LGA 2011 orchestre 40 lignes PCIe 2.0 ou 3.0 directement depuis le processeur jusqu’aux différents ports. Le contrôleur PCIe intégré au processeur, particulièrement conséquent, ainsi que la gestion mémoire (DDR3) sur quatre canaux en fait le meilleur choix pour une puissance de calcul maximale ainsi que la prise en charge de cartes d’extensions à forte bande passante.

Un second contrôleur PCIe 2.0 réside dans le chipset et fait transiter les données via la même liaison 2 Go/s que le LGA 1150.

Les cartes mères LGA 2011 actuellement sur le marché devraient être considérées comme étant en fin de vie étant donné qu’Intel vient de lancer son Haswell-E gérant la DDR4.

AMD Socket FM2+

Le socket grand public d’AMD ressemble à celui d’Intel avec ses seize lignes PCIe 3.0 alimentant une ou deux cartes d’extension à forte bande passante (typiquement des cartes graphiques). Par rapport à son rival, AMD atténue les conséquences d’un lien chipset à 2 Go/s en intégrant quatre des huit lignes PCIe 2.0 au sein du processeur.

Contrairement au LGA 1150, le SLI n’est pas géré sur le FM2+. Cependant, le socket d’AMD reste compatible CrossFire et propose même un mode hybride, censé améliorer les performances d’une Radeon entrée de gamme en l’associant au circuit graphique intégré. Au vu des problèmes constatés avec cette technologie, nous ne pouvons pas la recommander.

AMD Socket AM1

Le socket AM1 intègre la totalité du chipset au sein du processeur pour réaliser des économies en termes d’énergie et de coût. Ces processeurs à faibles performances peuvent gérer une carte graphique en PCIe 2.0 x4, quatre périphériques PCIe supplémentaires (directement par la carte mère ou via port d’extension), deux ports USB 3.0 ainsi qu’une paire de périphériques de stockage SATA 6 Gb/s. L’AM1 concurrence essentiellement les cartes mères à processeur intégré, sachant que la présence d’un socket laisse un peu plus de marge à AMD pour proposer un plus grand nombre de processeurs compatibles.

Chipsets

La passerelle entre le processeur et les autres composants est un ensemble de contrôleurs d’interface communément appelé chipset. Les chipsets traditionnels incluent un northbridge avec contrôleur mémoire et interface graphique, ainsi qu’un southbridge embarquant les interfaces pour cartes d’extension à bande passante réduite et divers contrôleurs pour périphériques, stockage et communication. Le socket le plus proche de cette définition traditionnelle est l’AMD AM3+, bien qu’il s’en affranchisse ne serait-ce que par l’inclusion du contrôleur mémoire au sein du processeur.

AMD comme Intel intègrement également un contrôleur graphique dans leurs processeurs grand public et entrée de gamme, utilisant le contrôleur mémoire système pour augmenter les performances. Ces solutions sont suffisantes pour tous ceux parmi nous qui ne jouent pas ou alors en 2D, bien que l’on soit surpris de temps en temps par des performances acceptables en 1080p sur certains jeux 3D.

Chipsets AMD AM3+ (par northbridge)

Les chipsets d’AMD série 800 proposent une multitude de choix aussi bien pour les configurations nécessitant une carte graphique que celles qui incluent un circuit graphique

• 990FX : avec 42 lignes PCI Express 2.0, il s’agit du meilleur choix pour des configurations multi-GPU. Inchangé par rapport au 890FX, AMD s’est contenté d’un renommage en faisant évoluer son socket AM3 en AM3+. En plus de gérer le CrossFire avec un maximum de quatre cartes, la compatibilité est de mise en SLI avec un maximum de trois cartes.

• 990X : ce chipset à 26 lignes PCI Express 2.0 est une version plus modeste du 990FX qui prend en charge une carte graphique sur seize lignes ou deux cartes sur huit lignes chacune. CrossFire et SLI sont gérés sur deux cartes au maximum.

• 890X : il s’agit d’un dérivé du 990X/890X qui intègre un circuit graphique DirectX 10.1 tout en prenant en charge les cartes graphiques. Comme évoqué sur la page précédente, il est possible d’associer une Radeon au circuit graphique intégré. Etant donné que ce chipset a été lancé avant le socket AM3+, il faut absolument vérifier que la carte mère sur laquelle on a des vues est compatible AM3+.

• 880G : déclinaison à bas coût du 890GX qui peut gérer une Radeon et le circuit graphique intégré en simultané pour une gestion améliorée de l’affichage sur plusieurs moniteurs. Ce chipset propose également d’alterner entre carte graphique et circuit graphique intégré pour faire des économies d’énergie.

• 970 : version du 880G qui est dépourvue de circuit graphique et peut gérer une seule carte graphique en 16x. Une seconde carte graphique peut être installée, mais au prix d’une bande passante significativement réduite puisque les quatre voies PCIe 1x du chipset sont alors sollicitées.

Chipsets AMD FM2+

Un des points les plus agréablement surprenants des APU milieu de gamme d’AMD tient au fait que les trois générations de chipsets sont compatibles avec les processeurs/APU nouvelle génération. Ceci peut engendrer une confusion quant au fait de savoir quelle carte mère A55 est équipée d’un socket FM1, FM2 ou FM2+, raison pour laquelle il faut être attentif aux caractéristiques techniques.

• A88X : propose quatre lignes PCIe 2.0 en plus des 20 gérées par l’APU (un processeur avec certaines capacités graphiques intégrées), quatre USB 3.0, dix USB 2.0 et huit ports SATA 6 Gb/s. Contrairement à Intel, AMD propose également la prise en charge du PCI (jusqu’à trois slots) en plus des nouvelles interfaces. Lancé en même temps que le socket FM2+, l’A88X semble être une révision de l’A85X avec debug USB 3.0.

• A78 : version diminuée de l’A88X avec six ports SATA 6 Gb/s et sans possibilité de diviser les lignes du contrôleur PCIe intégré de X16-x4 en x8-x8-x4. Comme le renommage évoqué plus haut, l’A78 est une nouvelle révision de l’A75 qui coïncide avec la transition FM2 vers FM2+, là encore en ajoutant le debug USB 3.0.

• A58 : chipset à fonctionnalités réduites par rapport à l’A78 avec six ports SATA 3 Gb/s et aucun USB 3.0. Il s’agit d’une version renommée de l’A55, unique dans le sens où elle a été lancée après que les fabricants aient commencé à produire des cartes mères FM2+ A55.

• A55 : version originale de l’A58, encore présente dans le commerce. Bien que nous soyons malheureusement habitués au renommage, le changement de nom de code (Hudson D2 est devenu Bolton D2) nous semble malvenu.

Chipsets Intel LGA 1150

Etant donné que toutes les fonctions du northbridge ont migré dans les CPU LGA 1150, les cartes mères compatibles ne proposent qu’un southbridge qu’Intel baptise PCH pour platform controller hub.

• Z97 Express : propose huit lignes PCIe 2.0, six ports USB 3.0 et six ports SATA 6 Gb/s. Physiquement inchangé par rapport au Z87 Express, Intel a donc renommé son chipset pour alimenter la grosse campagne marketing qui a entouré les Haswell refresh et s’est contenté de légèrement changer le firmware de base pour qualifier le Z97 Express de nouveau produit. Ce firmware actualisé sera probablement nécessaire pour la prise en charge des processeurs Broadwell.

• Z87 Express : sur ce chipset comme son successeur, Intel permet de diviser les lignes du contrôleur PCIe 3.0 intégré au processeur de manière à ce que n’importe quel processeur puisse gérer une carte en 16x, deux cartes en 8x chacune ou encore trois cartes en 8x-4x-4x (suivant l’agencement des cartes mères). Le CrossFire est possible jusqu’à trois cartes tandis que le SLI est limité à deux cartes. Par ailleurs, le RAID est proposé en mode 0, 1,5 et 10.

• H97 Express : ce chipset remplace le H87 tout comme le Z97 a succédé au Z87. Les deux modèles prennent en charge les mêmes processeurs et proposent les mêmes fonctionnalités, mais le firmware de base du nouveau modèle sera probablement nécessaire pour prendre en charge les futurs processeurs Broadwell.

• H87 Express : les fonctionnalités sont réduites par rapport au Z97, sachant que le contrôleur PCIe intégré ne peut alimenter qu’un seul port PCIe et que l’overclocking est officiellement bloqué. Officieusement, les chipsets H97-H87 peuvent être débloqués de manière à permettre l’overclocking. Par ailleurs, les cartes mères H97/H87 avec firmware compatible peuvent bénéficier de la suite logicielle Small Business Advantage.

• Q87 Express : ce chipset ajoute quelques fonctionnalités destinées au monde de l’entreprise  par rapport aux H87 (VT-d, TXT, vPro).

• Q85 Express : privé de deux ports SATA par rapport au H87 Express, ainsi que de la fonctionnalité RAID. Le SATA 6 Gb/s est limité à quatre ports.

• B85 Express : par rapport au Q85, ce chipset perd quatre ports USB 2.0 et deux ports USB 3.0. On arrive ainsi respectivement à un total de huit et quatre ports.

• H81 Express : perd deux ports SATA et deux ports USB 3.0 par rapport au B85 Express. Par ailleurs, ce chipset abandonne aussi deux lignes PCIe 2.0, ce qui en laisse six au niveau du PCH. Il s’agit du moins cher de tous les produits d’Intel, sachant que l’on peut tout de même débloquer l’overclocking moyennant un firmware modifié.

Chipsets Intel LGA 2011

Bientôt remplacé par le X99 Express des cartes mères LGA 2011-3 (utilisant la DDR4), le X79 Express reste le seul chipset desktop pour les processeurs LGA 2011 (DDR4). Avec seulement deux ports SATA 6 Gb/s et pas d’USB 3.0, ce chipset ressemble aux produits milieu de gamme que l’on avait deux générations plus tôt. Il propose également quatre ports SATA 3 Gb/s, quatorze ports USB 2.0 ainsi qu’un contrôleur SAS caché (à quatre ports) que certaines marques choisissent d’exhiber sur quelques modèles.

Pour peu que l’on soit décidé à acheter une configuration LGA 2011-3, la patience sera récompensée par l’USB 3.0 en natif ainsi qu’une gestion étendue du SATA 6 Gb/s sur le chipset X99.

Slots mémoire et ports d’extension

La gestion mémoire ainsi que les limites de la configuration sont normalement liés aux contrôleurs dédiés, mais la configuration des slots DRAM d’une carte mère peuvent générer des restrictions supplémentaires. Pour prendre un exemple, plusieurs cartes microATX et formats inférieurs ne proposent que deux emplacements mémoire. Il est clairement préférable d’avoir quatre slots ou plus sur une carte mère en configuration dual channel (AMD AM3+, Intel LGA 1150 …) et huit slots ou plus sur une configuration quad channel (LGA 2011, LGA 2011-3) dès lors que la place le permet.

Toutes les cartes mères récentes prennent en charge les cartes graphiques PCI Express 3.0 (8 GT/s), bien que les chipsets du socket AMD AM3+ soient limités à des débits PCIe 2.0 (5 GT/s). Le mode de transfert pour les configurations dont le processeur intègre un contrôleur PCIe est également limité par ce composant : si l’on met un processeur FM2 sur une carte mère FM2+, le débit est amoindri. Intel a également rencontré ce problème il y a deux ans lors de la transition Sandy Bridge (PCIe 2.0) vers Ivy Bridge (PCIe 3.0), sachant que ces deux architectures utilisaient le même socket LGA 1155.

Le PCIe 16x, que l’on identifie ci-dessous de par sa grande longueur, est essentiellement utilisé pour les cartes graphiques. Grâce à la standardisation, il est également compatible avec les cartes d’extensions autres que les cartes graphiques, jusqu’en PCIe 1x inclus. De plus, la compatibilité inter-générations est assurée : un slot PCIe 3.0 peut accueillir une carte PCIe 2.0 ou 1.1 sans problème.

Les deux slots en dessous du PCIe 16x sont les ports PCI Express 8x et 4x (de haut en bas). Ils se destinent aux périphériques à forte bande passante comme les contrôleurs RAID pour huit périphériques de stockages ou plus ainsi que les cartes réseau Ethernet Gigabit muti-connexions. On peut remarquer que, contrairement au port PCIe 16x, leur extrémité droite est ouverte : une longue carte peut donc rentrer dans un petit slot si nécessaire. Attention au fait que ceci n’est pas toujours vrai et que ce point n’est pas bien documenté pour toutes les cartes mères et : il est donc plus prudent de regarder des photos du modèle désiré pour s’assurer que les ports sont bien ouverts, mais aussi que rien ne viendra empêcher le branchement d’une longue carte. On voit par exemple sur la carte mère ci-dessous que le dissipateur à côté des ports SATA empêche d’installer une longue carte dans le premier port PCIe.

Le marketing qui entoure CrossFire et SLI pousse les fabricants de cartes mères à proposer autant que « ports pour cartes graphiques » que possible, quitte à câbler des connecteurs PCIe 16x en 8x voir 4x. En conséquence, les slots au format PCIe 8x sont devenus rares alors que les interfaces PCIe 8x sont extrêmement courantes. La carte mère ci-dessus montre un exemple de port (orange) PCIe câblé en 8x alors qu’il est d’aspect 16x : on devine les connexions manquantes par rapport aux deux ports bleus.

Vu le nombre de lignes PCIe limitées sur les configurations milieu de gamme, de nombreuses cartes mères pourtant haut de gamme sont incapables d’activer tous leurs slots en simultané. Il s’agit d’une mauvaise habitude que nous essayons d’identifier dès que possible : pour peu que l’on souhaite utiliser tous les slots, on se retrouve bloqué. Cette situation se manifeste souvent sur les faux ports PCIe 16x des cartes mères ATX LGA 1150 et AM2+, de même que les précédentes versions de ces interfaces processeur. Les slots concernés sont généralement câblés en 4x dans le meilleur des cas, sachant que dans le pire des cas, trois des quatre lignes PCIe peuvent être partagées avec des ports PCIe 1x et/ou des composants embarqués. A moins que le fabricant n’ajoute un pont PCI Express coûteux, certains composants doivent être désactivés pour utiliser ces slots et inversement. Certes, tout le monde n’utilise pas trois ports PCI Express, mais cette situation pouvant être franchement pénalisante, nous listons les slots et leur câblage en première page de nos tests de cartes mères. Précisons que les fabricants de cartes mères listent également sur leurs sites respectifs les limitations parmi les caractéristiques techniques sur leurs pages produits.

Contrôleurs additionnels

Au-delà du grand nombre de fonctionnalités proposées par le southbridge, il est possible d’ajouter des périphériques supplémentaires pour un deuxième réseau ou encore augmenter le nombre de contrôleurs SATA/eSATA, USB 3.0 et/ou IEEE 1394/FireWire. Les cartes filles qui proposent ces fonctionnalités sont progressivement sortis du marché grand public avant de se faire une place dans des niches haut de gamme pour plusieurs raisons, comme par exemple l’amélioration des fonctionnalités SATA et le nombre grandissant de ports USB 3.0 sur les cartes mères, ou le déclin des périphériques FireWire. Ces contrôleurs utilisent généralement les connexions PCIe 1x.

Précisons que s’il semble contre-nature de désactiver tout périphérique qui alourdit le coût d’une carte mère, cette action permet de réduire le temps de démarrage d’une configuration. Pour prendre un exemple, le BIOS propre aux contrôleurs SATA additionnels tend à poster le message « no drives found » juste avant l’écran de démarrage de l’OS.

Fonctionnalités du firmware et conclusion

Le firmware est une couche logicielle simplifiée qui indique au système d’exploitation comment utiliser les composants. Les versions 16 bits appelées BIOS (pour Basic Input/Output System) ont disparu au profit des nouvelles structures UEFI (pour Unified Extensible Firmware Interface) qui éliminent presque les latences de configuration matérielle que l’on rencontrait lors du chargement de l’OS. Cependant, certains parmi nous sont réticents à rentrer dans l’UEFI pour la première fois, faute de connaissances.

Il n’y a pas de secret : le mieux est encore de lire attentivement des tests ou télécharger le mode d’emploi de sa carte mère lorsqu’il n’est pas fourni sur support papier afin de se faire progressivement la main. Bien que l’arrivée de l’UEFI ait permis aux constructeurs d’améliorer significativement leurs interfaces utilisateur, il faut rappeler que l’essentiel des réglages sont identiques par rapport à ceux d’un BIOS.

Naturellement, les cartes mères haut de gamme proposent généralement beaucoup plus de réglages que des produits entrée de gamme : le paramétrage des latences mémoire est plus fin, il est possible de contrôler les fonctionnalités de la carte mère tout comme un grand nombre d’options relatives à l’overclocking. Pour certains composants, certains choix doivent être faits au détriment d’autres. On peut par exemple prioriser les latences de la mémoire ou sa fréquence. L’overclocking est tout indiqué lorsque l’on cherche à améliorer les performances, mais on peut tout aussi bien pencher pour un refroidissement minimal et/ou une faible consommation, ce qui pousse alors vers l’underclocking.

Au-delà de l’optimisation des performances et réglages courants, comme par exemple l’ordre de démarrage des périphériques de stockage, le BIOS permet également de désactiver les fonctionnalités que l’on n’utilise pas (contrôleurs ATA/SATA additionnels, interfaces réseau et modem, contrôleurs audio). Une fois désactivés, ces composants ne consomment plus de ressources et n’ont plus besoin d’être configurés par Windows. Ceci est particulièrement important dans une optique de performances sur un slot PCI Express partagé par exemple.

Le mot de la fin

L’achat d’une carte mère ne devrait pas poser de problèmes : il suffit de choisir un processeur, un chipset, un format et enfin des périphériques avant de prendre un modèle qui réponde autant que possible à nos besoins. Ceci étant dit, nous pouvons tous être mis en difficulté par une configuration bien spécifique, ce qui a pour effet de modifier l’ordre des critères : on se retrouve alors à se demander quelle marque propose un modèle microATX avec tel chipset par exemple. Au final, il arrive souvent que l’on soit obligé de changer nos critères de choix et ce quel que soit le niveau que l’on puisse avoir.

A partir du moment où l’on choisit un boitier n’acceptant que des cartes mères inférieures au format ATX, il faut s’attendre à devoir faire des compromis. Les cartes mères à encombrement réduit qui tiennent dans des boitiers compacts ont souvent des chipsets assez basiques plutôt que des puces haut de gamme, même si ce n’est pas vrai pour tous les modèles. Par ailleurs, il faut s’attendre à accepter la présence de composants dont on n’a que faire, étant donné que les fabricants conçoivent leurs produits pour répondre au plus grand nombre et non pas aux besoins individuels.

Fort heureusement, tout débutant a accès aux ressources comme notre site pour déterminer leurs besoins ainsi qu’aux communautés d’aide comme notre forum.

Enfin, il nous semble que les dernières tendances peuvent compliquer la tâche aux débutants parmi nous lorsqu’il s’agit de monter sa première configuration idéale. A en juger par de nombreux posts sur le forum, on constate des situations problématiques où il s’agit de faire rentrer des composants plein format dans des boitiers extrêmement compacts. Nous encourageons instinctivement à voir grand, c’est-à-dire choisir une carte mère ATX, une alimentation standard et un boitier ATX de manière à se simplifier la vie au montage mais aussi se réserver des possibilités d’évolution. Ceci étant dit, la plupart d’entre nous qui cherchent à intégrer des composants haut de gamme dans un boitier compact peuvent tout à fait trouver des alternatives… à condition de bien chercher.