Les premiers micro-ordinateurs étaient composés de plusieurs cartes de circuits imprimés, dont chacune remplissait une fonction différente. Toutes ces cartes de circuits imprimés étaient branchées sur une seule carte qui ne consistait en rien d'autre que quelques circuits de régulation de l'alimentation et un tas de connecteurs qui étaient interconnectés. Cette carte, sur laquelle tout le reste se branchait, était communément appelée " carte bus " ou " fond de panier ".
Une carte fond de panier S100.
Les cartes qui étaient branchées sur le fond de panier étaient identifiées par leur fonction. Ainsi, il y avait des cartes processeur, des cartes mémoire, des cartes terminal, des cartes série, des cartes contrôleur parallèle, des cartes contrôleur de bande, des cartes contrôleur de lecteur, et ainsi de suite. En raison du nombre de cartes utilisées dans un de ces micro-ordinateurs, ils étaient plutôt encombrants.
Le Micral N Micro-ordinateur
En 1976, Steve Wozniak a fait une démonstration au Homebrew Computer Club de son ordinateur nouvellement conçu qui avait une seule carte de circuit imprimé qui avait presque toutes les fonctions nécessaires pour un ordinateur entier. Sa conception d'ordinateur est devenue connue sous le nom d'Apple 1. Cette carte unique, qui était la première "carte mère", contenait les circuits de régulation de l'alimentation, un microprocesseur, la mémoire vive, la mémoire morte, les circuits d'affichage et une interface clavier. Cette carte unique disposait également d'une seule fente d'extension (en bas à droite sur l'image ci-dessous), qui pouvait accepter une "carte d'extension" plus petite pouvant contenir d'autres circuits.
La carte mère de l'Apple 1
Lorsque d'autres micro-ordinateurs ont été introduits, ils ont conservé l'idée d'utiliser une seule carte de circuit principale qui contenait les circuits les plus importants d'un système informatique, notamment le CPU, la RAM et la ROM. Certains ont déplacé le circuit de régulation de l'alimentation hors de la carte de circuit imprimé principale et ont inclus plusieurs fentes d'extension. L'ordinateur qui a réellement donné naissance à l'ère informatique moderne est l'IBM PC, qui a également déplacé le circuit vidéo sur une carte d'extension. Cette dernière innovation a permis de fabriquer un certain nombre d'adaptateurs vidéo différents, chacun ayant des capacités différentes.
La carte mère de l'IBM PC.
Il y avait de nombreuses cartes d'extension différentes fabriquées pour l'IBM PC. Certaines offraient un affichage vidéo et contrôlaient un moniteur. Certaines offraient la possibilité de fixer des lecteurs de disquettes. D'autres permettaient de fixer un disque dur à l'ordinateur. Il existait des cartes d'extension de port série qui permettaient de connecter des traceurs et des modems, entre autres périphériques. Des cartes d'extension étaient disponibles avec des ports parallèles pour connecter des imprimantes. Les cartes d'extension Mockingboard, AdLib et SoundBlaster ajoutaient des fonctionnalités sonores avancées à l'ordinateur. Il y avait même plusieurs types différents d'adaptateurs réseau disponibles sur les cartes d'extension.
Au fil du temps, presque toutes ces cartes d'extension ont été intégrées à la carte mère. Il est tout à fait possible, aujourd'hui, d'obtenir un ordinateur qui n'a pas du tout besoin de cartes d'extension. Cependant, les cartes d'extension peuvent toujours être utilisées pour ajouter la possibilité d'utiliser des fonctions non prises en charge par la carte mère directement )comme l'USB 3.0, les contrôleurs RAID, et ainsi de suite) ou pour compléter/remplacer les fonctions de la carte mère par des circuits beaucoup plus performants (cartes son de qualité professionnelle, cartes vidéo 3D haut de gamme).
Une carte fille est une extension de la carte mère d'un ordinateur. Cependant, contrairement à une carte d'extension, il ne s'agit pas simplement d'un autre périphérique ajouté à une carte mère pour augmenter ses fonctionnalités. Au contraire, elle fournit le circuit d'une fonction intégrale de la carte mère. Sans la carte fille, une carte mère qui en dépend ne fonctionnera pas. Certaines des premières cartes filles contenaient le processeur (ou un processeur alternatif), les puces de mémoire vive contrôlées par le circuit de contrôle de la mémoire de la carte mère, ou un bus d'extension plus robuste. Parfois, ces cartes filles se connectent dans des fentes et d'autres fois, elles se connectent dans des prises sur la carte.
Une carte mère avec une carte fille de processeur
Une carte mère avec une carte fille de mémoire.
Une carte mère avec une carte fille d'extension
Des exemples plus modernes de cartes filles incluent les modules de mémoire courants utilisés dans nos ordinateurs et les modules de plate-forme de confiance.
Modules de mémoire
Module de plate-forme de confiance
Alors qu'une carte fille est une extension intégrale d'une carte mère et qu'une carte d'extension ajoute des fonctions supplémentaires à un ordinateur, une carte sœur ajoute des capacités supplémentaires à une carte d'extension. La première version de la 3Dfx Voodoo en est un exemple. Il s'agissait d'un dispositif qui permettait aux ordinateurs d'avoir un rendu graphique 3D accéléré par le matériel, à une époque bien antérieure à celle où les jeux vidéo modernes s'appuyaient sur cette capacité. Cependant, comme le VooDoo ne pouvait pas fournir de capacités graphiques 2D (dont dépendait le bureau graphique), il devait être utilisé comme une extension d'une carte d'extension graphique 2D existante. Cette carte était reliée à la carte graphique 2D par un câble vidéo et transmettait cette capacité 2D au moniteur. Un autre exemple est celui des cartes sœurs qui se branchent directement sur certaines cartes audio plus anciennes pour ajouter des capacités Gameport ou MIDI (Musical Instrument Digital Interface). Ce type de carte sœur était " piggybacké : " sur la carte d'extension d'origine.
Une carte 3Dfx Voodoo fabriquée par Diamond
Une carte sœur de synthétiseur MIDI Roland " piggybackée " sur une carte d'extension audio.
Aujourd'hui, les cartes sœurs sont quasiment inconnues.