Arquitetura de Computadores Chipset

Transcrição

1 1 é o nome dado ao conjunto de chips (set significa conjunto, daí o seu nome) usado na placa-mãe. Nos primeiros PCs, a placa-mãe usava circuitos integrados discretos. Com isso, vários chips eram necessários para criar todos os circuitos necessários para fazer um computador funcionar. Após algum tempo os fabricantes de chips começaram a integrar vários chips dentro de chips maiores. Como isso, em vez de usar uma dúzia de pequenos chips, uma placa-mãe poderia ser construída usando apenas meia dúzia de chips maiores. O processo de integração continuou e em meado dos anos 90 as placa-mãe eram construídas usando apenas dois ou até mesmo um único chip grande. Com o lançamento do barramento PCI, um novo conceito, que ainda hoje em dia é utilizado, pôde ser empregado pela primeira vez: a utilização de pontes. Geralmente as placas-mãe possuem dois chips grandes: um chamado ponte norte e outro chamado ponte sul. Às vezes, alguns fabricantes de chip podem integrar a ponte norte e a ponte sul em um único chip; neste caso a placa-mãe terá apenas um circuito integrado grande! Os chipsets podem ser fabricados por várias empresas, como ULi (novo nome da ALi), Intel, VIA, SiS, ATI e nvidia. No passado havia outros fabricantes no mercado, como era o caso da UMC e OPTi. A maioria das pessoas confunde o fabricante do chipset com o fabricante da placa-mãe. Por exemplo, se uma placa-mãe usa um chipset fabricado pela Intel não significa necessariamente que a Intel também é a fabricante da placa. ASUS, ECS, Gigabyte, MSI, DFI, Chaintech, PCChips, Shuttle e também a Intel são alguns dos vários fabricantes de placas-mãe presentes no mercado. Os fabricantes de placas-mãe compram dos fabricantes de chipsets os chipsets para serem integrados em suas placas. Na verdade, existe um aspecto muito interessante nessa relação. Para construir uma placa-mãe, o fabricante da placa pode seguir o projeto padrão do fabricante do chipset, também conhecido como modelo de referência, ou pode criar seu próprio projeto, fazendo modificações no circuito para oferecer maior desempenho e mais funcionalidades

2 Ponte Norte O chip ponte norte, também chamado de MCH (Memory Controller Hub, Hub Controlador de Memória) é conectado diretamente ao processador e possui basicamente as seguintes funções: Controlador de Memória (*) Controlador do barramento AGP (se disponível) Controlador do barramento PCI Express x16 (se disponível) Interface para transferência de dados com a ponte sul (*) Exceto para processadores soquete 754, soquete 939 e soquete 940 (processadores da AMD, como é o caso do Athlon 64), já que nesses processadores o controlador de memória está localizado no próprio processador, e não na ponte norte. Alguns chips ponte norte também controlam o barramento PCI Express x1. Em alguns outros é a ponte sul quem controla o barramento PCI Express x1. Em nossas explicações assumiremos que a ponte sul é o responsável por controlar as pistas PCI Express x1, mas tenha em mente que isso pode variar de acordo com o modelo do chipset. O processador não acessa diretamente a memória RAM ou a placa de vídeo. É a ponte norte que funciona como intermediário no acesso do processador a estes dispositivos. Por causa disso, a ponte norte tem influência direta no desempenho do micro. Se um chip de ponte norte tem um controlador de memória melhor do que outro, o desempenho geral do micro será melhor. Isto explica o motivo pelo qual você pode ter duas placas-mãe voltadas para a mesma classe de processadores e que obtêm desempenhos diferentes. Como comentamos anteriormente, nos processadores Athlon 64 o controlador de memória está integrado no próprio processador e é por isso que praticamente não existe diferença de desempenho entre placas-mãe para esta plataforma. Como o controlador de memória está na ponte norte, é este chip que limita o tipo e a quantidade máxima de memória que você pode instalar no micro (no caso do Athlon 64, quem é o responsável por tais limites é o próprio processador, já que o controlador de memória está embutido nele). 2

3 Ponte Sul O chip ponte sul, também chamado ICH (I/O Controller Hub, Hub Controlador de Entrada e Saída) é conectado à ponte norte e sua função é basicamente controlar os dispositivos onboard e de entrada e saída tais como: Discos Rígidos (Paralelo e Serial ATA) Portas USB Som on-board (*) Rede on-board (**) Barramento PCI Barramento PCI Express (se disponível) Barramento ISA (se disponível) Relógio de Tempo Real (RTC) Memória de configuração (CMOS) Dispositivos antigos, como controladores de interrupção e de DMA (*) Se a ponte sul tiver controlador de som on-board, será necessário a utilização de um chip externo chamado de codec (abreviação de codificador/decodificador) para funcionar. (**) Se a ponte sul tiver controlador de rede on-board, será necessário a utilização de um chip chamado phy (pronuncia-se fái, abreviação de physical, camada física, em português) para funcionar. A ponte sul é também conectada a dois outros chips disponíveis na placa-mãe: o chip de memória ROM, mais conhecido como BIOS, e o chip Super I/O, que é o responsável por controlar dispositivos antigos como portas seriais, porta paralela e unidade de disquete. Como você pode ver, enquanto que a ponte sul pode ter alguma influência no desempenho do disco rígido, este componente não é tão crucial no que se refere ao desempenho geral do micro quanto à ponte norte. Na verdade, a ponte sul tem mais a ver com as funcionalidades da sua placa-mãe do que com o desempenho. É a ponte sul que determina a quantidade (e velocidade) das portas USB e a quantidade e tipo (ATA ou Serial ATA) das portas do disco rígido que sua placa-mãe possui, por exemplo. 3

4 Conexão Entre as Pontes Quando o conceito de pontes começou ser usado, a comunicação entre a ponte norte e a ponte sul era feita através do barramento PCI. O problema é que a taxa de transferência máxima do barramento PCI, 132 MB/s, era compartilhada por todos dispositivos PCI conectados à ponte sul, em especial os discos rígidos. Naquela época, isso não representava problemas, já que a taxa de transferência máxima dos discos rígidos era de 8 MB/s ou 16 MB/s. Mas quando placas de vídeo (até então as placas de vídeo eram PCI) e discos rígidos de alto desempenho foram lançados, foi criado um gargalo no barramento PCI. Para você ter uma idéia, a taxa de transferência máxima de um disco rígido ATA-133 é a mesma do barramento PCI! Por isso, em teoria, um disco rígido ATA-133 consumiria toda a largura de banda do barramento PCI, reduzindo assim, a velocidade de comunicação entre os dispositivos conectados ao barramento. Para placas de vídeo de alto desempenho, a solução foi a criação de um novo barramento conectado diretamente à ponte norte, chamado AGP (Accelerated Graphics Port, Porta Gráfica Acelerada). A solução final veio quando os fabricantes de chipsets começaram a usar uma nova abordagem: eles criaram um barramento dedicado de alto desempenho entre a ponte norte e a ponte sul e conectaram os dispositivos PCI na ponte sul. Quando a Intel começou usar esta arquitetura, ela passou a chamar as pontes de hubs. A ponte norte passou a ser chamada MCH (Memory Controller Hub, Hub Controlador de Memória) e a ponte sul passou a ser chamada ICH (I/O Controller Hub, Hub Controlador de Entrada e Saída). Isto é apenas uma questão de nomenclatura para indicar o tipo de arquitetura que está sendo usado. Com a utilização dessa nova arquitetura, que é o tipo de arquitetura usado pelas placas-mãe de hoje, quando o processador precisa ler dados do disco rígido, os dados são transferidos do disco para a ponte sul e então repassados para a ponte norte (através de um barramento dedicado) que por sua vez chega até o processador (ou diretamente para a memória se o Bus Mastering também conhecido como DMA estiver habilitado). Como você pode ver agora o barramento PCI ficou mais folgado, o que não acontecia na arquitetura anterior, onde ele estava sobrecarregado. A velocidade desse barramento dedicado depende do modelo do chipset. Por exemplo, no chipset Intel 925X a taxa de transferência máxima deste barramento é de 2 GB/s. Outro detalhe é que os fabricantes adotam nomes diferentes para esse barramento: Intel: DMI (Direct Media Interface) ou Intel Hub Architecture (*) ULi/Ali: HyperTransport VIA: V-Link SiS: MuTIOL (**) ATI: A-Link ou PCI Express nvidia: HyperTransport (**) (*) A interface DMI é mais nova, usada a partir dos chipsets i915 e i925, e usa dois canais de dados separados, um para a transmissão e outro para a recepção (comunicação full-duplex). O Intel Hub Architecture, usado pelos chipsets anteriores, usa um mesmo caminho tanto para a transmissão quanto para a recepção (comunicação half-duplex). (**) Alguns chipsets da nvidia e da SiS são formados apenas por um único chip, ou seja, tanto as funções da ponte norte quanto as funções da ponte sul estão integradas em apenas um chip. 4

5 No Radeon Xpress 200 da ATI, a comunicação entre a ponte norte e a ponte sul é feita através de duas pistas PCI Express. Isso não afeta o desempenho do sistema, porque ao contrário do barramento PCI, o barramento PCI Express não é compartilhado por todos dispositivos PCI Express, já que ele é uma solução ponto-a-ponto, o que significa que esse barramento é usado para conectar apenas dois dispositivos, o receptor e o transmissor; nenhum outro dispositivo pode ser pendurado a esta conexão. Uma pista é usada para a transmissão e a outra para recepção dos dados (comunicação full-duplex). O barramento HyperTransport também usa dois canais de dados separados, um para a transmissão e outro para a recepção (comunicação full-duplex). Clique aqui para aprender mais sobre este barramento. Se você quiser saber mais detalhes sobre um determinado chipset, vá até a página do seu fabricante. Aqui você pode encontrar uma lista completa dos fabricantes de chipsets e seus respectivos endereços na internet. Como comentado anteriormente, você pode estar curioso para saber o que são os dispositivos PCI on-board. Dispositivos on-board, como rede e som, podem ser controlados pelo chipset (ponte sul) ou por um chip controlador adicional. Quando a segunda opção é usada, o chip controlador é conectado ao barramento PCI. 5