La carte mère est la principale carte de circuits imprimés. Elle contient les bus, ou systèmes de communication électrique, d'un ordinateur. Ces bus permettent de faire circuler les données entre les différents composants de l'ordinateur. La figure 1 montre un assortiment de cartes mères. Une carte mère est également appelée carte système ou carte principale.
La carte mère intègre le processeur, la mémoire vive (RAM), les logements d'extension, l'ensemble dissipateur thermique/ventilateur, la puce du BIOS, le chipset (ensemble de puces électroniques) et les circuits qui interconnectent ces composants. Elle contient également des slots (sortes de réceptacles aussi appelés interfaces de connexion, ou connecteurs), des connecteurs internes et externes et plusieurs ports en fonction des technologies embarquées.
Le facteur d'encombrement (ou facteur de forme) des cartes mères se rapporte à sa taille et à sa forme. Il définit également l'aspect physique des différents composants et éléments matériels de la carte mère. Il détermine la manière dont chaque composant est fixé à la carte mère, ainsi que la forme du boîtier de l'ordinateur. Il existe différents types de cartes mères (facteurs de forme), comme vous le voyez sur la figure 2.
Pour les ordinateurs de bureau, le plus courant était l'AT, basé sur la carte mère AT d'IBM. La carte mère AT peut atteindre une largeur d'environ trente centimètres. C'est plutôt imposant, ce qui a poussé au développement de formats plus petits. La réduction de la taille de la carte mère pose des problèmes concernant la disposition des dissipateurs thermiques et des ventilateurs, notamment si l'on veut réserver des slots d'extension.
Un nouveau type de carte mère, à savoir ATX, a constitué une amélioration de la conception AT. Le boîtier ATX est adapté aux ports d'E/S (Entrée/Sortie) intégrés sur la carte mère ATX. L'alimentation ATX se branche sur la carte mère au moyen d'un seul connecteur à 20 broches. C'est beaucoup plus commode que les connecteurs P8 et P9 de certains formats plus anciens. Au lieu d'utiliser un commutateur physique, l'alimentation ATX peut être allumée et éteinte via un signal émis par la carte mère.
Le Micro-ATX est plus petit, et conçu pour être rétrocompatible avec ATX. Puisque les points de fixation d'une carte mère Micro-ATX sont un sous-ensemble de ceux utilisés sur une carte ATX et que le panneau d'E/S est identique, vous pouvez utiliser la carte mère Micro-ATX dans un boîtier ATX.
Puisque les cartes Micro-ATX utilisent souvent les mêmes chipsets (northbridge et southbridge) et connecteurs d'alimentation que les cartes ATX normales, elles peuvent utiliser beaucoup de ses composants. Toutefois, les boîtiers Micro-ATX sont généralement beaucoup plus petits que les boîtiers ATX et ils comportent moins de logements d'extension.
Certains fabricants ont développé des formats propriétaires basés sur la conception ATX. Il en résulte que certaines alimentations, cartes mères et d'autres composants sont incompatibles avec les boîtiers ATX standard.
Le format ITX est prisé en raison de sa très petite taille. Il existe différents types de cartes mères ITX. Mini-ITX est l'un des plus demandés. Le modèle Mini-ITX requiert très peu d'énergie ; il n'est donc pas nécessaire de recourir à des ventilateurs pour maintenir une température basse. Une carte mère Mini-ITX n'a qu'un seul logement PCI pour les cartes d'extension. Un ordinateur basé sur un facteur d'encombrement Mini-ITX peut être utilisé lorsqu'un ordinateur volumineux ou bruyant serait gênant.
Le chipset regroupe des composants importants de la carte mère. Il est constitué de divers circuits intégrés fixés sur la carte mère. Ceux-ci contrôlent la façon dont le matériel interagit avec le processeur et la carte mère. Le processeur est installé dans un logement ou un socket de la carte mère. Le socket proposé sur la carte mère détermine le type de processeur pouvant être installé.
Le chipset permet au processeur de communiquer et d'interagir avec les autres composants de l'ordinateur, et d'échanger des données avec la mémoire système ou la mémoire vive (RAM), les disques durs, les cartes vidéo et d'autres périphériques de sortie. Il définit la capacité maximale en matière de mémoire vive (RAM) pouvant être installée sur la carte mère. Il détermine également le type de connecteurs de la carte mère.
La plupart des chipsets sont séparés en deux éléments distincts : northbridge et southbridge. De ce fait, chaque composant varie en fonction du fabricant. En général, le northbridge contrôle l'accès à la RAM, la carte vidéo et les vitesses auxquelles le processeur peut communiquer avec elles. La carte vidéo est parfois intégrée au northbridge. AMD et Intel proposent des puces qui intègrent le contrôleur mémoire sur la matrice du processeur, d'où des performances améliorées et une consommation d'énergie moindre. Dans la plupart des cas, le southbridge permet au processeur de communiquer avec le disque dur, la carte son, les ports USB et d'autres ports d'E/S.