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1 Tópicos avançados Este curso destina-se a uso pessoal pelo cliente que o adquiriu na Laércio Vasconcelos Computação. Ele não pode ser duplicado para ser repassado a outros usuários, nem pode ser usado para ministrar aulas. Cursos e professores de hardware interessados em usar este material didático em suas aulas devem contactar o autor para aquisição de uma licença especial, em

2 Serial ATA RAID Dual Core: Pentium D e Pentium Extreme Edition Dual Core: Athlon 64 X2 PCI Express Padrão BTX

3 Serial ATA RAID 3

4 RAID A tecnologia RAID (Redundant Array of Independent Disks) é usada há vários anos, em discos SCSI. Este tipo de disco e de tecnologia tem sido empregados em larga escala nos servidores. O principal objetivo do RAID é a redundância, ou seja, a informação é repetida em mais de um disco. Se um disco apresentar defeito físico, o sistema continua funcionando porque encontra a informação de reserva em outro ou outros discos. Este gerenciamento é feito pela própria interface de disco e seus drivers. O chip controlador RAID faz com que os discos sejam tratados de forma diferente. Por exemplo, em RAID modo 1, a informação que o chip precisa gravar é enviada ao mesmo tempo para os dois discos. 4

5 RAID em discos SCSI Os primeiros sistemas RAID operavam exclusivamente com discos SCSI. Este tipo especial de disco é usado em servidores. A figura ao lado mostra um servidor de rede com 27 discos SCSI operando em modo RAID. Existem várias formas de ligar discos em RAID: RAID 0 RAID 1 RAID 0+1 RAID 2 RAID 3 RAID 4 RAID 5 RAID 53 5

6 RAID em discos IDE Entre 2000 e 2003 as placas de CPU mais avançadas tinham 4 interfaces IDE. As duas primeiras eram interfaces normais, e faziam parte da ponte sul do chipset. As interfaces IDE3 e IDE4 eram ligadas a um chip controlador RAID IDE. Esta interface IDE adicional podia operar de duas formas direrentes: a) Modo ATA: Operavam como duas interfaces IDE normais. Cada uma suportava até dois discos: Master ou Slave. b) Modo RAID: Cada uma operava com um disco MASTER. A dupla de discos operava em RAID modo 0 ou modo 1. Placa mãe com 4 interfaces IDE: IDE1 e IDE2: Conectores azul e preto IDE3 e IDE4: Conectores rosa. 6

7 Controlador IDE RAID Promise A PROMISE é um fabricante de chips controladores de disco SCSI, capazes de operar em modo RAID. Passou a produzir também controladores IDE RAID. A maioria das placas com interfaces IDE RAID utilizavam chips da PROMISE. Placas de CPU com 4 interfaces IDE eram mais caras, devido à necessidade do chip controlador RAID adicional. Essas placas permitiam conectar ao todo 8 discos IDE (com o chip PROMISE operando em modo ATA) ou 4 discos IDE nas interfaces IDE1 e IDE2 e mais dois (um na IDE3 o outro na IDE4), operando em RAID 0 ou RAID 1. Detalhe das interfaces IDE3 e IDE4 e o chip controlador RAID IDE, da PROMISE. Essas placas tinham normalmente um jumper ou um comando no CMOS SETUP para selecionar se as interfaces IDE3 e IDE4 irão operar em modo ATA ou em modo RAID. Tinham ainda um SETUP RAID e eram acompanhadas de um disquete com os drivers para utilizar RAID sob o Windows. O mesmo princípio se aplica às interfaces RAID atuais. 7

8 Interface RAID IDE PCI As placas de CPU atuais não apresentam mais interfaces IDE RAID. Operam entretanto com SATA RAID. Ainda assim, se você precisar usar discos IDE em modo RAID, existe a opção de comprar uma controladora RAID IDE PCI. Esta controladora normalmente permite ligar dois discos IDE em modo RAID 0 ou 1, ou então ligar 4 discos IDE sem RAID (Master/Slave em cada interface). 8

9 SATA RAID As placas de CPU modernas oferecem RAID apenas nas suas interfaces Serial ATA. Note entretanto que nem todas as placas de CPU que possuem SATA são capazes de operar em modo RAID. Se você quer usar RAID com discos SATA, deve procurar uma placa mãe que ofereça o recurso SATA RAID. Muitas placas de CPU modernas com interfaces SATA são capazes de operar em modo RAID. 9

10 RAID para cada tipo de disco Os diversos modos RAID se aplicam a qualquer tipo de disco. Apenas é preciso ter a interface apropriada: SCSI RAID: É preciso ter uma interface controladora SCSI capaz de operar em modo RAID. IDE RAID: É preciso ter uma placa mãe com chip controlador IDE RAID, ou então usar uma placa de interface IDE RAID. SATA RAID: É preciso ter uma placa mãe com interfaces Serial ATA capazes de operar em modo RAID, ou então instalar uma placa controladora SATA RAID. 10

11 RAID modo 0 O RAID modo 0 (stripe) tem como objetivo aumentar o desempenho. Por exemplo, dois discos de 120 GB ligados em RAID 0 são vistos pelo sistema operacional como um único disco de 240 GB, com o dobro da velocidade. Isto é possível porque o chip controlador RAID engana o sistema, fingindo que controla um disco maior. Ao receber ordem para fazer uma gravação, o chip envia a metade dos dados para um disco, e a outra metade para o outro disco, simultaneamente. Assim faz a gravação na metade do tempo, ou seja, dobra o desempenho. Funcionamento do RAID 0. 11

12 RAID modo 1 No RAID modo 1 (mirror, ou espelhamento) a informação é gravada simultaneamente em dois discos. O controlador RAID finge que controla um só disco, mas na verdade controla dois iguais. Usando por exemplo, dois discos de 120 GB em RAID 1, o sistema operacional enxergará um único disco de 120 GB, sem alteração de velocidade. A vantagem é que na verdade existem dois iguais, então se um disco apresentar defeito físico, o segundo disco estará com as informações intactas. RAID 1 não aumenta o desempenho, e sim, a confiabilidade. Funcionamento do RAID 1. 12

13 Discos iguais Normalmente ao operar com RAID, usamos discos iguais. Não que isto seja obrigatório, mas não vale a pena usar discos diferentes. Se os discos forem de capacidades diferentes, o controlador RAID irá usar no maior, apenas a capacidade equivalente à do menor. Se usarmos por exemplo um HD de 120 GB e outro de 160 GB, ambos serão considerados como de 120 GB. Se os discos tiverem diferentes velocidades, o controlador RAID precisará esperar até que o disco mais lento termine seu acesso. Portanto o sistema RAID sempre nivela por baixo. Por isso normalmente usamos discos idênticos. 13

14 SATA sem RAID Se você quer simplesmente usar discos IDE mas sem operar em modo RAID, a instalação é bastante simples: a) Em placas que não oferecem o recurso RAID, as interfaces SATA funcionam automaticamente. A numeração que essas interfaces recebem no CMOS Setup varia de acordo com a placa. Por exemplo, se existem duas interfaces IDE, elas podem ser chamadas de IDE1 e IDE2, enquanto as interfaces SATA podem aparecer como IDE3 e IDE4. Note que nessas interfaces não existe SLAVE. Uma interface SATA pode controlar um só disco, e ele é visto como MASTER. b) Em placas que oferecem o recurso RAID, procure no CMOS Setup o comando RAID BIOS e desabilite-o. Isto fará com que as interfaces SATA operem sem RAID. Você poderá então usar os discos normalmente. c) Quando um disco SATA opera sem RAID, é reconhecido pelo DOS e pelo Windows 98/ME. Mas no Windows 2000/XP, você pode ter uma mensagem de não existe disco rígido presente neste computador durante a instalação. Nesse caso é preciso instalar o driver SATA RAID no início da instalação do Windows, como mostraremos adiante. d) Os procedimentos para instalação de discos SATA, com ou sem RAID, não são totalmente padronizados. Consulte as instruções no manual da sua placa mãe para tirar qualquer dúvida. 14

15 Três tipos de drivers para SATA RAID Uma placa mãe com SATA RAID oferece normalmente três tipos de drivers para utilizar este recurso. Cada um deve ser usado em uma situação específica: a) RAID BIOS Para que o DOS e o Windows 98/ME enxerguem discos em modo RAID. Para isso, habilite a opção RAID BIOS no Setup. Durante o processo de boot, será apresentada uma mensagem para que o usuário pressione uma tecla (por exemplo, TAB) para entrar no RAID SETUP. O usuário poderá então configurar os discos para operar em RAID. Ao inicializar o sistema, poderemos particionar e formatar normalmente o disco usando os programas FDISK e FORMAT. b) Driver para ser usado durante a instalação do Windows XP/2000 Não adianta ter o RAID BIOS funcionando para quem vai instalar o Windows XP/2000. Esses sistemas precisam dos seus próprios drivers. No início do processo de instalação, aparece na parte inferior da tela uma mensagem Pressione F6 para instalar drivers de SCSI e RAID de terceiros. Será preciso então colocar um disquete com os drivers de SATA RAID. É preciso copiar este driver do CD-ROM da placa mãe para um disquete, e usá-lo durante a instalação do Windows XP/2000. c) Driver para ser usado depois que o Windows XP/2000 está instalado Este método é usado quando já temos um disco rígido funcionando (não RAID) e resolvemos adicionar mais discos para operar em modo RAID. Encontrado no CDROM da placa mãe. 15

16 Exemplo: RAID na placa ABIT KV8-Pro Mostraremos agora o exemplo de uso da criação de um ARRAY na placa mãe ABIT KV8-Pro. O controlador RAID desta placa é o VIA 8237, bastante comum em diversos outros modelos de placa. A figura acima mostra a placa ABIT KV8 Pro. Ao lado vemos o detalhe dos dois conectores SATA e o chip VIA VT8237, que é a ponte sul deste chipset, onde ficam as interfaces RAID. 16

17 Usando o RAID BIOS A configuração através do RAID BIOS (que deve estar habilitado no CMOS Setup) é necessária para criar um conjunto de discos RAID que funcione sob o Windows 98/ME e no MS-DOS. Para usar sob o Windows XP/2000, o RAID BIOS não é necessário, mas é recomendável que fique habilitado. Executamos o SETUP do RAID BIOS pressionando uma tecla (ex: TAB) durante o boot. 17

18 Criando o array De um modo geral, a criação de um array é feita da seguinte forma: 1) Usamos o comando Create Array 2) Indicamos os discos a serem usados 3) Indicamos o tipo de array a ser criado (normalmente RAID 0 ou RAID 1). 4) Efetivamos a criação. Uma mensagem de confirmação é apresentada, já que os dados existentes nos discos originais serão perdidos. 18

19 Configurações para criar array Usamos no RAID BIOS SETUP o comando Create Array. A tela seguinte permite escolher os discos a serem usados e o tipo de array a ser criado. Note que a seleção atual é RAID 1, mas podemos escolher também RAID 0. Comecemos escolhendo os discos a serem usados. 19

20 Escolhendo os discos a serem usados Usamos o comando SELECT DISK DRIVES. Marcamos então os dois discos na tabela abaixo. Ambos agora estão indicados com o sinal [*]. Note que por enquanto a configuração selecionada é RAID 1, então os discos são marcados como Source e Mirror. Se quisermos usar RAID 1, basta usar agora o comando Start Create Proccess. 20

21 Selecionando RAID 0 O programa está preparado para criar RAID 1. Vamos alterar para RAID 0 (nossos dois discos de 80 GB serão vistos como um só disco de 160 GB, com o dobro do desempenho). Selecionamos então o segundo item do menu e pressionamos ENTER. Será aberto um menu onde podemos escolher a opção RAID 0 for performance. 21

22 Cria array Depois de selecionados os discos e o tipo de array (RAID 0), usamos o comando Start Create Process. O programa avisa que os dados em ambos os discos serão apagados, e devemos teclar Y para confirmar. Note que isso normalmente ocorre quando fazemos RAID 0. Os dados existentes nos discos originais normalmente não são preservados, o disco resultante estará vazio. 22

23 Array criado com sucesso O array foi criado com sucesso em modo 0. O disco resultante terá exatamente GB x2 = GB. Pressionamos ESC para sair do SATA RAID BIOS e reiniciar o computador. 23

24 Preservando os dados em RAID 1 Quando criamos um array em modo 1, os dados existentes em ambos os discos a princípio serão apagados. Entretanto, normalmente o RAID BIOS pergunta se desejamos preservar os dados no disco original (Source). Se respondermos que sim, iniciará um processo de duplicação do disco, que demorará vários minutos, dependendo da capacidade do disco. Esta opção é útil quando já temos um único disco funcionando e queremos adicionar outro igual como espelho, formando RAID 1. Infelizmente esta opção de manter os dados do disco original normalmente não é oferecida quando temos RAID 0. Os dados do disco original não seriam simplesmente copiados para o segundo disco, e sim, divididos a meio, e cada metade seria gravada em um disco. Seria preciso, além de gravar dados no segundo disco, remanejar todos os dados do primeiro disco. Como é uma operação bastante complexa, normalmente não é oferecida pelas controladoras RAID e pelos seus programas de configuração. Portanto se quisermos criar RAID 0, o disco resultante estará vazio. 24

25 Quando usar o RAID BIOS Mostramos então um exemplo bem típico de uso de RAID BIOS. As placas de CPU atuais oferecem apenas SATA RAID BIOS, mas placas um pouco mais antigas, ou controladoras RAID PCI podem oferecer IDE RAID BIOS. Os comandos de configuração são idênticos para discos SATA e para discos IDE. O uso do RAID BIOS é obrigatório quando o disco resultante será usado como disco de boot, não importa qual será o sistema operacional usado. O uso do RAID BIOS é opcional quando o disco resultante não será usado como disco de boot. Nesse caso, será preciso usar drivers no Windows para que o disco resultante seja reconhecido, depois que o Windows é iniciado. Não importa qual seja o caso, você sempre poderá ativar o RAID BIOS, mesmo que o Windows possua seus próprios drivers para acessar os discos RAID. 25

26 Como o Windows 98/ME enxerga RAID Discos criados com o RAID BIOS são automaticamente enxergados pelo Windows 98/ME, e também pelos programas FDISK e FORMAT, sejam eles discos de boot ou não. Uma vez criado um array com o RAID BIOS, o Windows 98/ME podem operar sem drivers específicos. Esses sistemas não tomarão conhecimento de que aquele disco na verdade é um RAID. Entretanto é recomendável instalar os drivers de RAID fornecidos com o CD da placa mãe ou da controladora RAID. Com esta instalação teremos programas de controle para usar dentro do Windows. Ao instalarmos um driver RAID para Windows, o controle dos discos passará a ser feito por este driver sob o Windows, e não mais pelo RAID BIOS (o RAID BIOS irá operar apenas para fazer o boot). Em geral os drivers de RAID que operam sob o Windows oferecem maior desempenho que o oferecido pelo SATA RAID BIOS. Portanto, para quem vai usar o Windows 98/ME, recomendamos o seguinte procedimento: 1) Ative o RAID BIOS. Para discos RAID que serão usados para boot, esta ativação é obrigatória. Para discos RAID que não irão fazer boot, esta ativação é opcional, entretanto você sempre poderá fazê-la. 2) Instale o driver de RAID para operar sob o Windows, que possivelmente apresentará melhor desempenho. 26

27 Como o Windows XP/2000 enxerga RAID Esses sistemas não usam o RAID BIOS para acessar os discos RAID. Precisam usar seus próprios drivers. Portanto a instalação dos drivers RAID para esses sistemas é obrigatória, em micros que usam discos em modos RAID. O RAID BIOS é obrigatório, em qualquer caso, para discos que serão usados como boot, independentemente do sistema operacional usado. O Windows 2000 e o Windows XP, apesar de precisarem do RAID BIOS ativado em discos que fazem boot, utilizam este BIOS apenas para o início do processo de boot. Para prosseguir com o boot e para acessarem normalmente discos RAID, é preciso que sejam instalados os drivers de RAID, no início da instalação do Windows. 27

28 Instalando Windows XP/2000 em RAID Para instalar o Windows XP ou 2000 em discos RAID, faça o seguinte: 1) Instale os discos e use o RAID BIOS para criar o array (RAID 0 ou RAID 1). 2) Inicie o programa de instalação do Windows, fazendo o boot com o seu CD de instalação. 3) Quando o instalador começa a carregar, observe na parte inferior da tela, a mensagem Pressione F6 se precisar instalar um driver SCSI ou RAID de terceiros. Pressione F6 e aguarde alguns instantes. 4) O programa de instalação pedirá que você coloque um disquete contendo os drivers para RAID. Os drivers serão lidos do disquete e instalados. O instalador do Windows passará então a enxergar os discos RAID, usando esses drivers, e não mais o RAID BIOS. 5) A partir daí a instalação prosseguirá normalmente. Terminada a instalação do Windows, não será necessário instalar drivers para RAID, pois isto já terá sido feito no início da instalação do Windows. Entretanto devemos fazer esta instalação também com o Windows instalado, pois em geral são instalados, junto com os drivers nesta ocasião, utilitários de controle RAID. Com eles poderemos gerenciar o array sob o Windows, ao invés de usar o BIOS RAID. Ainda assim o BIOS RAID deve ficar habilitado quando os discos RAID são usados para boot. 28

29 Pressione F6 Ao carregar o CD de instalação do Windows XP ou 2000, observe logo no início do processo, a mensagem na parte inferior da tela: Pressione F6 se precisar instalar um driver SCSI ou RAID de terceiros Pressione então F6 e agurade alguns instantes. 29

30 Pressione E Depois de pressionar F6 e aguardar alguns instantes, o programa de instalação do Windows apresentará a tela abaixo. Devemos pressionar E para fornecer o RAID Driver em um disquete. Este disquete pode acompanhar a placa mãe ou a controladora RAID instalada. Em muitos casos é preciso ler o CD da placa mãe em outro computador e copiar para um disquete os drivers de RAID. 30

31 Inserir disquete Devemos então inserir o disquete no qual estão os drivers para RAID e pressionar ENTER. 31

32 Selecionando o driver na lista Os disquetes de RAID drivers fornecidos pelos fabricantes normalmente possuem drivers para vários modelos de controladoras RAID. Devemos selecionar o nosso modelo na lista e teclar ENTER. No caso, usamos: VIA Serial ATA RAID Controller for Windows XP. 32

33 Driver especificado O driver será lido do disquete e será indicado na tela seguinte. Vemos que o instalador avisa que será instalado o driver de VIA Serial ATA RAID Controller for Windows XP. Não queremos mais especifiar drivers adicionais, então pressionamos ENTER para continuar. A instalação do Windows prossegue normalmente. 33

34 Disco RAID já operacional A instalação do Windows prossegue normalmente. Vemos abaixo que foi identificado um disco com cerca de 150 GB. Este é na verdade o disco RAID 0, formado por dois HDs de 75 GB. O array RAID 0 foi previamente criado usando o SATA RAID BIOS, e agora passou a ser reconhecido também pelo Windows XP devido à instalação do SATA RAID DRIVER do disquete utilizado. 34

35 Para instalar um só disco A sua placa mãe pode ter interfaces SATA RAID, mas você pode optar por não usar o RAID, instalando um só disco SATA, ou mesmo instalando dois, porém sem usar RAID. Para isso, procure no CMOS Setup a opção SATA RAID BIOS e desabilite-a. Isto fará com que as interfaces SATA sejam tratadas em modo não RAID. Os discos serão vistos como discos IDE normais, reconhecidos pelos programas FDISK, FORMAT, pelo Windows 98/ME e pelo Windows 2000/XP, sem a necessidade de instalação de drivers. Nesse caso não é preciso fornecer drivers adicionais durante a instalação do Windows XP. Mesmo com o SATA RAID BIOS habilitado, os discos podem operar em modo não RAID. Basta ir ao RAID BIOS SETUP e configurar os discos no modo HDD (ou usar o comando Delete Array). Existem placas em que, mesmo quando instalamos um só disco, o RAID BIOS continua habilitado (não existe comando para desabilitá-lo no Setup). O FDISK, o FORMAT e o Windows 98/ME reconhecem automaticamente o disco, mas durante a instalação do Windows XP/2000 pode ser apresentada uma mensagem dizendo que não existe disco rigido instalado neste computador. Se isto ocorrer, use o método explicado, pressionando F6 durante a instalação e usando o disquete com o driver RAID. Este driver permitirá o funcionamento do disco rígido, mesmo em modo não RAID. 35

36 RAID sem boot no Windows XP/2000 Quando o Windows XP/2000 já está funcionando com um disco normal (IDE ou SATA), sem RAID, e queremos adicionar discos RAID, não precisamos necessariamente usar o SATA RAID BIOS. Podemos deixá-lo desabilitado, mas se o habilitarmos não há problema algum. Ainda assim é preciso instalar o driver SATA RAID existente no CD que acompanha a placa mãe, como no exemplo ao lado. Observe no Gerenciador de dispositivos o item Controlador RAID, que está sem driver. É preciso instalar o driver existente no CD da placa mãe para operar com discos em modo RAID. 36

37 O CD da placa mãe Instale então os drivers para SATA RAID, encontrados no CD-ROM que acompanha a placa mãe. Serão instalados não apenas os drivers, mas um utilitário de controle para criar e gerenciar discos RAID, similar ao RAID BIOS, mas que opera sob o Windows. 37

38 RAID Driver instalado Depois de instalados os drivers para RAID, a controladora RAID aparecerá no Gerenciador de dispositivos na seção Controladores SCSI e RAID. Note que constam ainda as interfaces IDE normais, indicadas com o Canal IDE primário e Canal IDE secundário. Interfaces RAID aparecem no gerenciador de dispositivos na seção Controladores SCSI e RAID. 38

39 Utilitário RAID O utilitário de configuração RAID sob o Windows tem seu visual diferente, dependendo do fornecedor da controladora. O exemplo ao lado é o fornecido pela VIA, tradicional fabricante de chipsets. Muitas placas de CPU possuem portanto controladoras RAID da VIA. O programa mostra que existem dois discos instalados. Para criar o array, basta clicar nos ícones indicados como 1 e 0 (RAID 1 e RAID 0). É preciso reiniciar o computador. 39

40 Usar o disco normalmente Nosso computador já tinha um disco IDE de 160 GB funcionando normalmente. Configuramos então mais dois discos SATA de 80 GB cada, operando em RAID modo 0. O disco RAID resultante será de 160 GB. No exemplo ao lado, o Gerenciamento de disco mostra o disco RAID, indicado com o DISCO 1. Uma vez criado o disco RAID, seu uso é normal, como outro disco qualquer. Fazemos o seu particionamento e formatação (capítulo 13) e gravamos dados normalmente. DISCO 1 = RAID, já criado. Agora basta particionar, formatar e usar normalmente. 40

41 Dual Core: Pentium D Pentium Extreme Edition 41

42 Dual Core Novos modelos de processadores Intel possuem dois núcleos (dual core). São como dois processadores independentes, dentro do mesmo encapsulamento. Por enquanto esses processadores são muito caros, mas no futuro todos os processadores terão dois ou mais núcleos. Apresentaremos nesta seção os dois primeiros processadores Intel com dual core: Pentium D Pentium Extreme Edition A figura ao lado mostra os dois núcleos do processador Pentium D. 42

43 Dual Core Nem todos os programas são beneficiados pela presença de dois núcleos. Por exemplo, a maioria dos jogos atuais ainda não faz uso deste recurso. Já os programas que tratam som, vídeo e fotos são muito beneficiados pela existência de dois núcleos. Em linhas gerais, este tipo de arquivo pode ser facilmente dividido em partes iguais e indepenentes (por exemplo, as duas metades de uma fotografia). Cada núcleo processará a metade do arquivo, e o tempo para terminar o trabalho tenderá a ser maior. Por enquanto, os processadores de dois núcleos oferecem ganhos de cerca de 50% a 100%, em comparação com os de um núcleo só. Mas isso depende muito do programa. 43

44 Dual Core Imagine um processador Pentium 4 de 3.2 GHz e cache L2 de 1 MB. Agora imagine dois processadores iguais a este, dentro de um único chip. Este é o novo processador Intel chamado Pentium D. São dois processadores totalmente independentes, possibilitando a construção de um computador que até agora só era possível com o uso de placas de CPU biprocessadas, ou seja, com dois processadores. O outro modelo de processador Intel com dual core é o Pentium Extreme Edition (não confundir com o Pentium 4 Extreme Edition). Tanto o Pentium D como o Pentium Extreme Edition usam o encapsulamento LGA

45 Multiprocessamento Placas de CPU com dois ou mais processadores são normalmente usadas em servidores e estações de trabalho de alto desempenho. Usam processadores como o XEON e o Itanium (Intel) e o Opteron (AMD). Aliás é bom lembrar que a AMD também está colocando no mercado o seu novo processador dual, o Athlon 64 X2. Portanto, 2005 é o ano de introdução dos processadores duais. O que os novos processadores com o Pentium D têm de interessante é o fato de trazerem o multiprocessamento para os micros convencionais (desktop), e em breve para os notebooks. Placa mãe para dois processadores Intel Xeon. 45

46 Dificuldades para aumentar o clock E para que é preciso usar multiprocessamento nos micros mais simples? Todos os que acompanham a evolução recente dos processadores estão a par das dificuldades dos fabricantes em produzirem modelos com clocks mais elevados. A Intel atingiu a marca de 3 GHz no final de 2002, e dois anos e meio depois ainda está em 3,8 GHz. É uma contradição à Lei de Moore, que afirma empiricamente que os processadores tendem a dobrar de desempenho a cada 18 meses. Se aumentar o clock é difícil, por limitações tecnológicas, é menos difícil usar dois processadores iguais e de menor velocidade, aumentando bastante a velocidade de processamento. 46

47 Múltiplos processos Atualmente os usuários executam diversos programas ao mesmo tempo. Com processadores comuns, esses programas são executados em pequenos intervalos de tempo de alguns milésimos de segundo, alternando entre os diversos programas. Esses intervalos são chamados de time slice. O usuário tem a sensação de que realmente o computador executa inúmeros programas ao mesmo tempo, mas na verdade a cada instante, um só programa está sendo executado. Processadores duais permitem que os processos sejam executados, dois de cada vez, aumentando o desempenho global do computador. Exemplo de lista de processos em execução sob o Windows XP, obtida com o Gerenciador de tarefas. 47

48 Hyper-Threading: um treinamento No final de 2002 a Intel introduziu a tecnologia Hyper-Threading (HT), que é uma espécie de processamento dual simplificado. O processador tinha um só núcleo, mas diversos dos seus circuitos são duplicados, o que permite a execução de dois programas de cada vez. Como na verdade não são dois núcleos, o HT não oferece ganhos expressivos de velocidade, fica entre 10% e 30% com um pouco de sorte, dependendo da aplicação. O mérito nesse caso foi aproveitar seções ociosas do processador para executar programas em paralelo, mesmo sem dobrar a velocidade. Aliás, de uma forma geral, computadores com dois processadores não têm desempenho dobrado. Em média o aumento de ganho fica em torno de 70% com o uso do segundo processador. Apesar do HT não oferecer na verdade dois processadores verdadeiros, o processador é visto pelo sistema operacional como sendo dois processadores virtuais. Isso abriu caminho para que novos softwares fossem otimizados para processamento dual. 48

49 Pentium D e Extreme Edition Agora existem realmente processadores de dois núcleos. São ao todo quatro modelos lançados pela Intel, todos eles com dois núcleos independentes. Cada núcleo tem 1 MB de cache L2. O Pentium D não oferece a tecnologia HT (dois processadores virtuais), e sim, o dual core (dois processadores reais). Já o Pentium Extreme Edition (não confundir com o modelo antigo, chamado Pentium 4 Extreme Edition) tem dois núcleos, cada um deles operando com HT. Este processador é visto então pelos programas como quatro processadores. Processador Modelo Clock Cache L2 Processo Soquete HT Pentium D GHz 2 x 1 MB 90 nm LGA 775 Não Pentium D GHz 2 x 1 MB 90 nm LGA 775 Não Pentium D GHz 2 x 1 MB 90 nm LGA 775 Não Pentium Extreme Edition GHz 2 x 1 MB 90 nm LGA 775 SIM 49

50 Suporte do chipset Para usar esses processadores é preciso ter uma placa mãe com um chipset que os suporte. Este é o caso dos novos chipsets Intel 955X, 945P e 945G. Isto significa que se você tem uma placa mãe com soquete LGA 775, mas baseada na primeira geração de chips com este formato (915 e 925), não poderá instalar os novos processadores duais, é preciso comprar uma nova placa mãe com um dos novos chipsets. Como sempre ocorre, é muito provável que outros fabricantes de chipsets criem seus próprios modelos com suporte a processadores duais, nos próximos meses. Placa mãe com chipset Intel 945P. Os chipsets Intel que suportam processadores duais são, por enquanto: 945P 945G 955X 50

51 Alto custo O que significa a nova tecnologia dual core para os usuários? Como sempre ocorre nos lançamentos, os preços são altos no início. Quem pode esperar um pouco deve fazê-lo. Mas quem precisa de produtividade e ganho de desempenho já, terá que pagar mais caro para ter acesso à nova tecnologia. Segundo a Intel, processadores dual core apresentam desempenho em média 50% maior ao utilizar aplicações que já foram otimizadas para processamento dual (HT). É o caso daqueles que trabalham com edição de vídeo e imagem. Para quem gosta de jogos, o processamento dual ainda não traz benefícios. A esmagadora maioria dos jogos são monoprocessados, e dependem muito mais de uma boa placa de vídeo que de um super processador. 51

52 Gabinete com duto lateral Desde o lançamento do Pentium 4 Prescott, a Intel recomenda o uso de gabinetes com cone lateral para extrair o ar quente em torno do processador. Para montar um micro com processadores duais, o uso deste tipo de gabinete é obrigatório, pois esses processadores são os mais quentes já fabricados para desktop, como mostra a tabela abaixo. Processador Potência Pentium D, 2.8 GHz 95 watts Pentium D, 3.0 GHz 130 watts Pentium D, 3.2 GHz 130 watts Pentium Extreme Edition 3.2 GHz 130 watts 52

53 Montando um PC com Pentium Dual core Você pode montar um micro usando um processador dual da Intel (Pentium D ou Pentium Extreme Edition). Precisará do seguinte: Placa mãe com um dos chipsets citados (945P, 945G, 955X) Processador dual Memórias DDR2 Placa de vídeo PCI Express x16 Disco rígido Serial ATA, de preferência Fonte de alimentação ATX 2.2, de preferência (conector de 24 pinos) Gabinete apropriado A Intel recomenda gabinetes que possuem duto lateral para ventilação do processador. Respeitadas essas condições, as informações que você aprendeu neste curso são suficientes para você montar um computador com processador dual, seja hoje, seja em um futuro próximo, quando esses chips forem mais baratos. 53

54 Dual Core: Athlon 64 X2 54

55 Athlon 64 X2 Praticamente na mesma época do lançamento do Pentium D e do Pentium Extreme Edition (segundo trimestre de 2005), a AMD também lançou seus processadores duais. São novos modelos do processador Opteron, para servidores, e o Athlon 64 X2, para uso em desktops, usando placas com Socket 939. Com seus dois núcleos, seu desempenho tende a ser de 50% a 100% maior, dependendo da aplicação. É produzido com a tecnologia de fabricação de 90 nm. 55

56 Os primeiros modelos Os primeiros modelos de Athlon 64 X2 foram o 4200+, 4400+, e Operam com clocks entre 2200 e 2400 MHz. A tabela abaixo mostra algumas características desses modelos. Tabelas atualizadas, e tabelas similares para outros processadores AMD podem ser obtidas em: 56

57 Caches L1 e L2 Todos os modelos de Athlon 64 X2 possuem duas caches L1 de 128 kb, sendo uma para cada núcleo. Cada núcleo também possui sua própria cache L2, mas o tamanho varia de acordo com o modelo: Modelo Clock interno Cache L GHz 1 MB (512kB kb) GHz 2 MB (1 MB + 1 MB) GHz 1 MB (512kB kb) GHz 2 MB (1 MB + 1 MB) O modelo 4800+, por exemplo, tem em cada núcleo, uma cache L2 com 1 MB, e o tamanho total é 2 MB de cache L2. 57

58 Comuniçação interna entre os núcleos Os processadores duais da AMD têm uma característica superior aos processadores Intel. A comunicação entre os dois núcleos é interna. Com isso existem duas grandes vantagens: 1) Maior desempenho na comunicação entre os processos em execução nos dois núcleos. 2) Do ponto de vista externo, o processador é visto pela placa mãe como um processador não dual. Por isso o Athlon 64 X2 não requer chipsets especiais. As novas placas de CPU com Socket 939 já suportarão este processador dual. Placas já existentes podem suportar o novo processador mediante uma atualização de BIOS. 58

59 Comunicação interna entre os núcleos Processadores Pentium D e Pentium Extreme Edition não possuem ligações internas entre os seus dois núcleos. A comunicação é feita externamente ao chip, por isso requerem novos chipsets. O desempenho na comunicação entre processos em execução entre os dois núcleos poderá ser prejudicado devido ao caminho externo, via FSB. Uma outra vantagem, apesar de pequena, do Athlon 64 X2 é a sua dissipação de calor, sensivelmente menor: 110 watts contra 130 watts do Pentium D. 59

60 Arquitetura convencional Novas placas de CPU Intel já adotam novas características em sua arquitetura: Slots PCI Express x1 (500 MB/s) Slot PCI Express x16 para vídeo (8 GB/s) Memórias DDR2 Socket LGA 775 Já as placas para Athlon 64 / Athlon 64 FX / Athlon 64 X2 permitem usar outras opções mais tradicionais, como AGP 8X e memórias DDR400, que são mais baratas. Encontramos placas de CPU para esses processadores com as seguintes características de arquitetura; Socket 939 Slot AGP 8x ou PCI Express x16 (depende do chipset) Slots PCI Express x1 ou PCI convencional (depende do chipset) Memórias DDR400 O uso de tecnologias convencionais permite construir um computador com Athlon 64 X2 com custo menor que o resultante com o uso do Pentium D ou Pentium Extreme Edition. Por outro lado, o Athlon 64 X2 é por si só, um processador bastante caro. 60

61 Exemplo de placa mãe para Athlon 64 X2 Devido ao fato do Athlon 64 X2 usar o próprio Socket 939 e ser compatível com chipsets para processadores Athlon 64 não duais, a maioria dos fabricantes de placas de CPU lançou modelos com suporte ao novo processador. A placa na figura ao lado é a ABIT Fatal1ty SLI. Usa o chipset Nvidia NF4 SLI e tem dois slots PCI Express x16 para vídeo (SLI = Scalable Link Interface). É capaz de operar com duas placas de vídeo simultaneamente, em paralelo, aumentando mais o seu desempenho gráfico 3D. 61

62 Placas para Athlon 64 X2 Procure nos sites dos fabricantes, informações sobre compatibilidade com o Athlon 64 X2. A figura ao lado mostra algumas placas da ABIT, e vemos que três delas são compatíveis. Se você já tem uma placa com Socket 939, é possível que seja compatível, requerendo apenas uma atualização de BIOS. 62

63 Para montar um micro com Athlon 64 X2 Os conhecimentos deste curso permitem que você monte um micro com o Athlon 64 X2. Você precisará de: Placa mãe com Socket 939 e suporte a Athlon 64 X2 Memórias DDR400 Placa de vídeo AGP 8x ou PCI Express x16 (dependendo da placa mãe) Gabinete com boa ventilação, de preferência com cone lateral Fonte ATX 2.1 ou ATX 2.2 (24 pinos), dependendo da placa mãe Portanto ao aprender a montar e configurar um micro neste curso, você estará apto a fazer o mesmo com um processador Athlon 64 X2. A única questão crítica é o preço do processador, ainda muito alto. O Athlon 64 X , por exemplo, foi lançado com o preço de 1001 dólares, nos Estados Unidos, em lotes de 1000 peças. No Brasil, para compras no varejo, este preço deve ficar entre 4000 e 5000 reais, só o processador. 63

64 PCI Express 64

65 PCI Express Em meados de 2004 foi introdizido no mercado o novo barramento que irá substituir o PCI nos próximos anos: PCI Express. Este barramento oferece taxas de transferência que vão de 500 MB/s até 16 GB/s. O padrão prevê slots de vários tamanhos: x1, x2, x4, x8, x12, x16 e x32. Entretanto encontramos no mercado apenas modelos x1, x4, x8 e x16. Slots de uma placa mãe moderna: PCI, PCI Express x1 (os dois menores) e PCI Express x16 (o maior, à direita). 65

66 Slots PCI Express x1 Existem slots PCI Express de vários tamanhos. O menor deles é o x1, e possui duas vias seriais, sendo uma para transmissão e outra para recepção de dados. Cada via suporta um tráfego de 250 MB/s, quase o dobro do suportado por um slot PCI comum. As duas vias de um slot x1 podem operar simultaneamente, resultando em um tráfego total de 500 MB/s. Este par de linhas é chamado de lane. 66

67 Placa PCI Express x1 Ainda são bastante raras as placas PCI Express. Podemos citar por exemplo algumas placas de rede de 1 Gbit/s (Gigabit Ethernet, ou GBE). Placas com esta velocidade operam com cerca de 120 MB/s. Os slots PCI convencionais operam com 133 MB/s, portanto uma placa GBE consome quase a banda máxima permitida por esses slots. A conexão PCI Express x1 suporta 250 MB/s em cada direção, portanto é uma boa opção para este tipo de placa de rede. Em breve essas placas serão comuns no mercado. Placa de rede PCI Express x1 67

68 Placa PCI Express x4 As placas de expansão que operam com maiores velocidades são: Rede, a partir de 1 Gbit/s Controladoras de disco (RAID, SCSI) Placas de vídeo 3D Fabricantes de placas de rede e controladoras de disco já estão oferecendo modelos x4 e x8. Entretanto esses slots ainda não estão presentes nas placas de CPU para desktop. Estão começando a chegar placas com PCI Express x4 e x8, inicialmente para servidores. Placa PCI Express x4. Esta é uma placa de rede Gigabit dual. 68

69 Slot PCI Express x16 Muitas placas de CPU de última geração já oferecem o slot PCI Express x16 ao invés do AGP para a instalação da placa de vídeo. Este tipo de slot oferece um desempenho de duas a quatro vezes maior que um slot AGP 8x. Slot PCI Express x16 69

70 Placa PCI Express x16 Este é o tipo de placa PCI Express mais próxima do alcance dos usuários finais. Aos poucos o slot AGP irá desaparecer, e novas placas de CPU oferecerão slots PCI Express x16 para a placa de vídeo. Podemos citar como exemplos, as placas com chipsets Intel 915, 925, 945 e 955. Placas de CPU com esses chipsets já não possuem slots AGP, e sim, PCI Express x16. É preciso então usar uma placa de vídeo desse tipo. Placa de vídeo PCI Express x16 70

71 Chipset com PCI Express A figura mostra o diagrama de uma placa mãe baseada no chipset Intel 925x, com suporte a PCI Express. Note que na ponte norte (82925X MCH) existe uma conexão para slot PCI Express x16. Por ser uma conexão de grande velocidade, precisa ficar na ponte norte. A ponte sul (ICH6R) tem além de conexões PCI convencionais, quatro conexões para slots PCI Express x1. No futuro, novos chipsets oferecerão suporte a PCI Express x4 e x8. 71

72 Tamanhos dos conectores Observe os tamanhos dos conectores das placas PCI Express. O padrão PCI Express prevê que placas de menor tamanho podem ser ligadas a slots de maior tamanho. Por exemplo, uma placa x4 pode ser conectada a um slot x8. 72

73 Velocidades As primeiras implementações do PCI Express, tanto nas placas de CPU quanto nas placas de expansão, estão limitadas a x1, x4, x8 e x16. A tabela a seguir mostra a velocidade de cada uma delas. Tipo Velocidade em cada direção Velocidade total PCI Express x1 250 MB/s 500 MB/s PCI Express x MB/s 2000 MB/s PCI Express x MB/s 4000 MB/s PCI Express x MB/s 8000 MB/s 73

74 Interoperabilidade Interoperabilidade entre placas e slots significa, quais placas podem ser conectadas a quais slots. A princípio, uma placa PCI Express menor funciona em um slot PCI Express igual ou maior, mas isso não necessariamente pode ser implementado pelos fabricantes das placas. Para encaixar uma placa em um slot maior, você pode consultar as especificações do fabricante, ou simplesmente fazer o teste. A tabela mostra que as placas x1 obrigatoriamente devem funcionar em slots x1, x4, x8 e x16. Uma placa x4 obviamente funciona em um slot x4, mas pode funcionar ou não em slots x8 e x16, fica a cargo dos fabricantes implementar ou não seu funcionamento. 74

75 A evolução de PCI para PCI Express As primeiras placas de CPU com PCI Express chegaram ao mercado em meados de Esses novos slots irão aos poucos substituir os slots PCI e AGP usados nos últimos anos. A substituição do slot AGP é imediata. A presença de um slot PCI Express x16 elimina a presença do slot AGP (a menos que algum fabricante decida criar um chipset com os dois circuitos). Note que o slot x16, como opera com velocidade muito elevada, é ligado na ponte norte do chipset. Já os slots PCI Express menores são ligados à ponte sul. Essas primeiras placas oferecem tanto slots PCI Express x1 quanto slots PCI convencionais. Durante alguns anos as placas apresentarão ambos os tipos de slots. Aos poucos se dará a substituição. Serão criados chipsets com mais conexões PCI Express, nos tamanhos x1, x4 e x8. Fabricantes de placas de expansão oferecerão modelos PCI Express. As placas de CPU passarão a ter menos slots PCI convencionais e mais slots PCI Express. Dentro de mais alguns anos as placas de CPU terão apenas slots PCI Express, e a eliminação dos slots PCI e AGP será completa. Entretanto durante mais algum tempo, fabricantes de placas de expansão ainda irão oferecer modelos PCI e AGP para upgrades em micros mais antigos. 75

76 Padrão BTX 76

77 Placas padrão AT Durante os anos 80 e até meados dos anos 90, os PCs utilizaram placas de CPU padrão AT ou baby AT. Este padrão dominou a era dos processadores 286, 386, 486 e Pentium. Algumas placas para Pentium II e Pentium III ainda chegaram a ser produzidas neste padrão. Placa mãe padrão AT 77

78 Placas ATX A partir de 1997, já na era do Pentium II, chegaram ao mercado as placas no padrão ATX, com vários melhoramentos em relação ao antigo padrão AT. Regras mais rígidas quanto ao posicionamento de componentes na placa reduziram drasticamente as incompatibilidades entre placas e gabinetes. A disposição dos componentes foi também definida de modo a facilitar a dissipação de calor. Entre 1997 e 2000, as placas ATX substituíram aos poucos as placas AT. Já em 2000 a substituição estava completa. Este padrão tem dominado o mercado entre 2000 e Placa mãe padrão ATX. 78

79 Placas BTX O novo padrão BTX (Balanced Technology Extended) foi introduzido pela Intel em meados de 2003, porém dois anos depois ainda não havia começado a substituir o ATX. Esta substituição entretanto começará a acontecer em um futuro próximo. É bom conhecer o novo padrão, pois um dia ele vai dominar o mercado. As placas de expansão são as mesmas usadas sob o padrão ATX. As diferenças ficam por conta do formato da placa mãe, do gabinete e da fonte de alimentação. 79

80 Ventilação Um dos principais motivadores do novo formato é a necessidade de melhorar a refrigeração. O ar frio entra pela parte frontal do gabinete e refrigera o processador, depois o chipset (ponte norte), e a placa de vídeo, que agora fica com o lado dos componentes, onde existe mais calor, voltado para o fluxo de ar principal do gabinete. O ar que entra no gabinete passará então rapidamente por esses três componentes mais quentes, e logo sairá, resultando em melhor refrigeração. 80

81 Placa mãe padrão BTX 81

82 Localização dos componentes Note que a ponte norte fica na parte central da placa. Na sua esquerda, direita, anterior e posterior existem quatro ligações para outros componentes que exigem tráfego de dados em alta velocidade: Esquerda: Memórias Direita: Slot PCI Express (ou AGP) Anterior: Processador Posterior: Ponte sul Junto da ponte sul encontramos os conectores das interfaces de disco: IDE e Serial ATA. Conectores USB, de som e rede, que também pertencem à ponte sul, ficam próximos deste componente, localizados no painel traseiro de conectores da placa. 82

83 Conectores na parte traseira O fato de uma placa mãe ser BTX não significa necessariamente alteração na disposição dos seus conectores. As figuras mostram os conectores de uma placa mãe BTX modelo D915GMH, produzida pela Intel. São similares aos encontrados em uma típica placa ATX. 83

84 Entrada e saída de ar Gabinetes BTX possuem na sua parte frontal, uma grande entrada de ar e local para instalação de um ventilador. Na parte traseira oposta existe a saída principal de ar. O visual externo é bem parecido com o de gabinetes ATX. 84

85 Torre BTX A figura mostra a estrutura interna de um gabinte torre BTX. Possui duas baias para discos de 5¼ (unidades de CD/DVD), e duas baias de 3½ para unidade de disquetes e disco rígido. Na parte frontal central temos um espaço para o módulo térmico que faz a regrigeração do processador e demais peças quentes. Na parte frontal inferior existe um local para conectores frontais e módulos de memória (cartões Flash). 85

86 Desktop BTX A figura mostra a estrutura interna de um gabinete desktop (horizontal) BTX. É muito parecido com o gabinete torre, exceto pelo tamanho, um pouco menor (note que este é para placas mini-btx), e pela posição das unidades de disco. Gabinetes BTX verticais normalmente podem operar com fontes ATX, mas os modelos horizontais requerem fontes apropriadas, mais compactas. Gabinete desktop BTX (microbtx). 86

87 Gabinete compacto O padrão BTX ainda prevê um formato ultra-compacto (picobtx). Aliás, os três tamanhos de placas BTX são: Placa Largura BTX 32,5 cm microbtx 26,4 cm picobtx 20,3 cm 87

88 Fonte BTX Uma fonte de alimentação BTX tem dimensões diferentes das de uma fonte ATX, mas utiliza conectores e voltagens semelhantes às de uma fonte ATX 2.2. Seu conector principal de alimentação é de 24 pinos. Possui ainda o conector de 12 volts para alimentação da placa mãe. Gabinetes BTX torre em geral podem operar com fontes ATX, mas os modelos horizontais (placas microbtx e picobtx) requerem fontes BTX menores. A figura ao lado mostra uma fonte microbtx. 88

89 Popularização do BTX Até meados de 2005, as únicas placas de CPU no padrão BTX eram da Intel. O melhor resfriamento do processador é uma característica vital para a Intel, já que modelos recentes do Pentium 4 apresentam dissipação de calor bastante acentuada. O BTX também oferece versões compactas, ideais para o entertainment PC, também de interesse da Intel. A idéia é ter um computador que pode operar na sala e ter um visual parecido com o de um aparelho de som ou DVD player. A Intel também tem grande interesse em difundir este tipo de PC, e o padrão BTX é aposta da empresa para os PCs do futuro. Demais fabricantes de placas de CPU não mostraram ainda interesse em adotar o novo padrão. Só a Intel fabrica placas neste padrão e são poucos os fabricantes que produzem gabinetes e fontes BTX. Alguns grandes fabricantes de micros, como a Dell, já adotaram modelos BTX, com placas Intel. É preciso que mais fabricantes adotem o padrão para termos mais opções de fontes, gabinetes e placas de CPU BTX no mercado. Pelo que tudo indica, o padrão ATX ainda vai reinar por mais alguns anos. 89

90 Final do capítulo 90