T505A Montagem de Microcomputadores Parte 3 (T505A3) Dailson Fernandes 1ª Edição
Sumário 8. PLACA-MÃE OU PLACA DE CPU 54 8.1. CHIPSET 54 8.1.1. O QUE OS CHIPSETS CONTROLAM? 55 8.1.2. COMO FUNCIONAM 55 8.2. TIPOS DE PLACA-MÃE 56 8.3. FREQUÊNCIA E MULTIPLICADOR 59 8.4. CONFIGURANDO JUMPERS 59 8.5. OUTROS JUMPERS 63 8.5.1. JUMPER PARA DESCARGA DA CMOS 63 8.5.2. FLASH BIOS 63 8.5.3. VOLTAGEM E CLOCK DA SDRAM 64 8.5.4. JUMPEAMENTO DE HDS, CD-ROM 64 8.6. O PADRÃO ATX 65 8.7. ON BOARD X OFF BOARD 66 8.8. GERENCIAMENTO DE ENERGIA 66 8.9. DISPOSITIVOS INTEGRADOS 67 8.10. SLOTS DE EXPANSÃO 67 8.11. OUTROS SLOTS 67 8.12. BARRAMENTOS 68 BARRAMENTO PCI 68 8.12.2. BARRAMENTO ISA 69 8.12.3. BARRAMENTO AGP 71 8.12.4. BARRAMENTOS OBSOLETOS 72 9. O MICROPROCESSADOR 73 9.1. VELOCIDADE DO PROCESSADOR 74 9.2. ESPECIFICAÇÕES 74 9.3. CICLOS, BUSES E INSTRUÇÕES 75 9.4. FLUXO E CAPACIDADE 75 9.5. BUS DE ENDEREÇOS 76 9.6. CACHE EM DOIS NÍVEIS 76 9.7. OVERCLOCKING DO PROCESSADOR 77 9.8. UM POUCO DE HISTÓRIA DA COMPUTAÇÃO: PRINCIPAIS MICROPROCESSADORES 77 9.9. QUANDO CHEGARÃO OS CHIPS DE 64 BITS? 84 9.9.1. TRANSIÇÃO 85 9.9.2. MAIS NOVIDADES 85 10. MEMÓRIAS 85 10.1. MEMÓRIA FÍSICA 86 10.2. ENCAPSULAMENTO 86 10.3. TIPOS DE MEMÓRIA 88 10.4. VELOCIDADE E FREQÜÊNCIA 89 10.5. MEMÓRIA CACHE 90 Dailson Fernandes Página: 53
8. Placa-Mãe ou Placa de CPU A estrutura física e lógica do PC repousa na placa-mãe elemento que perdeu para a memória e o microprocessador o destaque principal no computador. No entanto, todos os seus componentes são imprescindíveis para que o conjunto funcione. Continua a der verdadeira a afirmação de que o dispositivo essencial sobre o qual se constrói toda a arquitetura de um PC é a placa-mãe. Os fundamentos da arquitetura modular do PC estão na placa-mãe, peça-chave do hardware, à qual são conectados todos os demais componentes e os periféricos do computador. Sua importância explica-se pelo fato de que ela constituiu elemento determinante da arquitetura interna do computador, ou seja, da forma pela qual se comunicam todos os componentes da máquina. A placa mãe é uma placa de circuito impresso formada por um conglomerado de camadas de baquelita ou resina, entre as quais se intercalam os diversos circuitos elétricos que compõem as linhas de conexão que intercomunicam todos os seus elementos. Em geral, todas essas linhas de comunicação integram fisicamente os buses de dados. No entanto, a placa-mãe não é unicamente uma placa de circuito impresso. Em sua superfície se concentram os vários elementos que gerenciam e determinam seu funcionamento, como o soquete no qual é encaixado o microprocessador, os slots para os módulos de memória, o chipset (conjunto de chips e circuitos integrados à placamãe que interconectam os diversos componentes e buses de dados do PC. O chipset de uma placa-mãe é que determina suas características principais, como frequência do bus do sistema) e, entre outros componentes, os conectores dos buses de expansão de seus circuitos de apoio. 8.1. Chipset Além do microprocessador e das memórias, existem outros circuitos que desempenham papéis muito importantes no funcionamento de uma placa de CPU. Sem dúvida o próximo circuito na escala de importância é um grupo de chips que chamamos de CHIPSET. Esses chips pertencem a uma classe espceial chamada VLSI (Very Large Scale of Integration, ou Integração em Escla Muito Alta). No seu interior existem algumas centenas de milhares de transistores. Na ocasião da compra de uma placa de CPU, é muito importante escolher o chip adequado. Atualmente podemos construir uma placa-mãe com poucos circuitos, utilizando chipsets. A tradução mais coerente de chipset seria "conjunto de circuitos integrados de apoio ao processador" (chip = circuito integrado; set = conjunto). Há diversos fabricantes de chipsets, como a Intel, a ALi, a SiS, a Via Technologies, a OPTi, a UMC, entre outros. Interessante notar que a maioria dos fabricantes de placas-mãe simplesmente implementa o circuito sugerido pelo fabricante do chipset. É importante notar que na maioria das vezes o fabricante do chipset e o fabricante da placamãe são elementos distintos. O fabricante da placa-mãe compra os circuitos do chipset diretamente com o fabricante destes, montando as placas. Devemos deixar bem claro que o fabricante do chipset não é necessariamente o mesmo da placa-mãe. Desta forma é totalmente errado dizer que uma placa-mãe é "Intel" só porque usa chipset Intel - afinal, não foi a Intel quem produziu tal placa. Na hora de especificar uma placa-mãe, devemos dizer a sua marca, o modelo do chipset e o tamanho do cache de memória L2 (quando aplicável), como, por exemplo, "Placa-mãe Soyo com chipset Intel 430TX e 512 KB de cache de memória L2". Dailson Fernandes Página: 54
Interessante notar que cada chipset é designado por uma nomenclatura alfa-numérica, por exemplo 430TX. Esta nomenclatura não designa nenhum circuito em particular, mas sim o conjunto dos circuitos. O chipset 430TX por exemplo, é formado pelos circuitos 82439TX e 82371AB. A maioria dos chipsets é também conhecido por seu nome-código. Por exemplo, o chipset Intel 430FX é também conhecido como "Triton". Como esse foi o primeiro chipset da Intel a ter sucesso comercial, todos os técnicos passaram a recomendar placas-mãe com chipset Triton (ou seja, com chipset Intel 430FX). Acontece que, na boca do povo, isso acabou virando "placa-mãe Triton" - termo que não existe. Outro cuidado a ser tomado é com os chipsets com nomenclatura "engana-trouxa": TX Pro, VX Pro e Cia. Sabendo do sucesso dos chipsets da Intel, diversos fabricantes de placas-mãe compraram chipsets e pediram ao fabricante do chipset para decalcar outra nomenclatura - já que "Pro" em geral nos remete a algo mais "avançado". Como veremos adiante, na verdade os chipsets "Pro" são chipsets produzidos por empresas concorrentes da Intel no mercado de chipsets - como a Via, a SiS e a ALi - e com nomenclatura trocada a pedido de algum fabricante de placa-mãe. 8.1.1. O que os chipsets controlam? Os vários circuitos de um chipset controlam: Interfaces IDE Controle da Memória RAM Controle da Memória Cache Controle dos barramentos ISA e PCI Timer Controladores de DMA e de interrupções Essas tarefas estão intimamente ligadas ao funcionamento da placa de CPU. Entretanto não se assuste, pois para montar um PC não é preciso conhecer e nem configurar o chipset. 8.1.2. Como funcionam Após o advento do barramento PCI, a construção de chipsets e de placas-mãe tornou-se ainda mais fácil, devido à características próprias desse barramento, como você pode observar na Figura 2. Chipsets para o barramento PCI possuem basicamente dois circuitos: Ponte Norte: Também chamada controlador de sistema, possui as seguintes funções: ponte barramento local-pci, controlador de memória e controlador de cache L2 (exceto em placas-mãe para Pentium Pro, Pentium II e superiores, onde o controlador de cache L2 está no próprio processador). Ponte Sul: Também chamada controlador de periféricos, possui as seguintes funções: ponte barramento PCI-ISA, controlador de interrupção, controlador de DMA, controle dos periféricos "on board" (controladora da unidade de disquete, porta serial, porta paralela e portas IDE). Buffer de dados: Presente somente em alguns chipsets, como o Intel 430FX. Dailson Fernandes Página: 55
Arquitetura de uma placa mãe Socket 7 Localização dos chipsets em uma placa mãe 8.2. Tipos de placa-mãe Os componentes incorporados em uma placa-mãe determinam seu desempenho, Por exemplo, aquelas que possuem um soquete de tipo 7 só podem usar microprocessadores que utilizem esse tipo de conector, o que impede o emprego dos processadores Pentium III ou Athlon, que exigem soquetes do tipo Slot 2, Socket 370 ou Slot A. Igualmente, o chipset determinará o restante das características técnicas básicas da placa-mãe e portanto do PC, como o tipo de memória a ser utilizado, a frequencia do bus do sistema ou o número e o tipo de seus slots de expansão. Vale acrescentar também que alguns modelos de placa-mãe incorporam em sua estrutura periféricos, como placas de vídeo ou de som, que, habitualmente, são instalados posteriormente, na forma de placas de expansão. Com esse procedimento, os fabricantes buscam deduzir o custo total de um computador. Com isso, o usuário se beneficia de um preço mais baixo, Em compensação, não pode remover as placas para ampliar o computador a seu modo. Para assegurar-se de não estar adquirindo um desses produtos, é importante que o usuário saiba que as placas-mãe com periféricos incorporados, ou então os computadores que as têm integradas, costumam identificar-se na publicidade com frases do tipo Com placa de vídeo integrada à placa-mãe ou placas On Board. Acompanhe a seguir: Dailson Fernandes Página: 56
Placa Padrão PC-AT Placa Padrão PC-ATX Dailson Fernandes Página: 57
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8.3. Frequência e multiplicador O relógio que marca a frequência de trabalho do microprocessador também fica situado na placa-mãe. Portanto, quando se instala um novo processador é necessário reconfigurar a frequência de trabalho da placa. Os microprocessadores atuais costumam trabalhar com frequências que ultrapassam amplamente 300 Megahertz (MHz), embora o bus do sistema opere apenas com frequências de 66, 100 ou 133 MHz. Para alcançar a frequência interna do microprocessador, a placa-mãe usa um fator de multiplicação aplicado á frequência do bus do sistema. Assim, um microprocessador de 300 MHz conta com uma frequência de bus de 66mhz e com um multiplicador de 4,5. Os microprocessadores Pentium II e Pentium III, com uma frequência de 350 MHz ou superior, incorporam um bus de sistema de 100 MHz que melhora notavelmente seus desempenhos gerais. Os processadores Pentium III do tipo B, conhecidos como coppermine, vão um pouco mais adiante, trabalhando com um bus de 133 MHz. Um aumento de frequência do processador incrementa sua velocidade de processamento e de cálculo, embora a comunicação com os demais componentes, como as placas conectadas ao bus PCI, mantenha-se sempre igual a 33 MHz. Por outro lado, um aumento de frequência do bus do sistema aumenta a capacidade de transferência com a memória, com o bus PCI e com o bus AGP. A placa-mãe são concebidas para funcionar com o bus do sistema a uma determinada frequência, normalmente 66, 100 ou 133 MHz. Na maioria delas é possível aumentar a frequência de origem para além dos valores padrões. Essa opção permite aumentar o desempenho do computador forçando o processador. A técnica, conhecida pelo nome de overcloking (ultrapassar o relógio). A configuração da frequência do bus do sistema e do multiplicador costuma ser feita por meio de dois grupos de jumpers da placa-mãe situados nas proximidades do microprocessador, embora muitas placas também possam ser configuradas a partir do menu do BIOS, sem que se toque em nada (sistema jumperless, ou seja, sem jumper). Um dos grupos permite especificar a velocidade do bus; o outro, o multiplicador.vale mencionar que ajustar mal uma frequência e um multiplicador pode danificar seriamente o microprocessador. Disposição dos jumpers, determina a freqüência do microprocessador 8.4. Configurando jumpers A maioria das placas de expansão usadas nos PCs atuais são do tipo PnP (Plug and Play). Essas placas não requerem a programação de jumpers para a sua instalação. Mesmo assim, o usuário interessado em realizar expansões ainda encontrará placas nas quais existem jumpers. Um caso típico é a placa de CPU. Nela existem jumpers para selecionar a voltagem e o clock do processador, além de algumas outras opções de hardware. Discos rígidos, drives de CD-ROM e outros dispositivos IDE também precisam ter jumpers configurados. Neste capítulo mostraremos como fazer essas configurações. Podemos encontrar jumpers que se encaixam em um par de pinos, e jumpers que se encaixam em dois pinos, escolhidos dentro de um grupo de 3 ou mais pinos. Quando existem apenas dois pinos, temos duas configurações possíveis: ON ou CLOSED: quando o jumper está instalado OFF ou OPEN: quando o jumper está removido Dailson Fernandes Página: 59
É comum encontrar jumpers com apenas um dos seus contatos encaixados. Esta opção é equivalente a OFF, já que com apenas um pino encaixado não existe contato elétrico. Quando temos grupos com 3 ou mais pinos, estes são numerados. Os manuais dizem para encaixarmos um jumper entre 1-2, 2-3, etc. Se você não vai trocar a sua placa de CPU e nem instalar um novo processador, provavelmente não precisará conhecer os jumpers da sua placa de CPU. Entretanto é difícil encontrar um usuário interessado em expansões que não deseje também aumentar o poder de processamento do seu computador. Para isto é preciso instalar uma placa de CPU nova, ou trocar o processador por outro mais veloz. Neste tipo de expansão é fundamental o conhecimento dos jumpers envolvidos. Os principais deles dizem respeito a: Voltagem interna do processador Clock externo do processador Multiplicador de clock Jumpers relativos à memória DRAM O modo de programação dessas opções depende de diversos fatores, como o processador e a placa de CPU. Por exemplo, processadores Pentium II, Pentium III e Celeron não necessitam de programação de voltagem na placa de CPU. Esses processadores informam automaticamente à placa de CPU a voltagem necessária. Desta forma a placa de CPU pode gerar a voltagem correta para enviar ao processador. Processadores que utilizam o Socket 7 não oferecem este recurso. Cabe ao usuário programar jumpers da placa de CPU para fornecer as voltagens corretas. Exemplo de um manual de Placa-Mãe explicando como jumpear a frequência do processador Dailson Fernandes Página: 60
Apesar das atuais placas do mercado serem jumperless (sem jumper), ainda imperam por aí milhares de placas que usam jumpeamento para processador. Acompanhe abaixo, algumas tabelas que foram extraídos de alguns manuais. Tabela para processadores Intel CPU TYPE PRINTIN MGz MUL/BUS VOLTAGE JCK1 JCK2 JCK3 JBF1 JBF2 JPW1 G Pentium 75 MHz 75 X1.5 / 50 3.3 V 2.3 2.3 2.3 OFF OFF 9.10 Pentium 90 MHz 90 X1.5 / 60 3.3 V 1.2 2.3 2.3 OFF OFF 9.10 Pentium 100 MHz 100 X1.5 / 66 3.3 V 2.3 1.2 2.3 OFF OFF 9.10 Pentium 120 MHz 120 X2 / 60 3.3 V 1.2 2.3 2.3 ON OFF 9.10 Pentium 133 MHz 133 X2 / 66 3.3 V 2.3 1.2 2.3 ON OFF 9.10 Pentium 150 MHz 150 X2.5 / 60 3.3 V 1.2 2.3 2.3 ON ON 9.10 Pentium 180 MHz 180 X3 / 60 3.3 V 1.2 2.3 2.3 OFF ON 9.10 Pentium/MMX 166 MHz 166 X2.5 / 66 2.8 V 2.3 1.2 2.3 ON ON 3.4 Pentium/MMX 200 MHz 200 X3 / 66 2.8 V 2.3 1.2 2.3 OFF ON 3.4 Pentium/MMX 233 MHz 233 X3.5 / 66 2.8 V 2.3 1.2 2.3 OFF OFF 3.4 Tabela para processadores Cyrix CPU TYPE PRINTING MHz MUL/BUS VOLTAGE JCK1 JCK2 JCK3 JBF1 JBF2 FPW1 6x86 PR 120+ 100 X2/50 3.3 V 2-3 2-3 2-3 ON OFF 9-10 6x86 PR 133+ 110 X2/55 3.3V / 3.52V 2-3 2-3 1-2 ON OFF 9-10 6x86 PR 150+ 120 X2/60 3.3V / 3.52V 1-2 2-3 2-3 ON OFF 9-10 6x86 PR 166+ 133 X2/66 3.3V / 3.52V 2-3 1-2 2-3 ON OFF 9-10 6x86 PR 200+ 166 X2/75 3.3V / 3.52V 1-2 2-3 1-2 ON OFF 9-10 6x86 PR 130+ 110 X2/55 2.8V 2-3 2-3 1-2 ON OFF 3-4 6x86L PR 150+ 120 X2/60 2.8V 1-2 2-3 2-3 ON OFF 3-4 6x86L PR 166+ 133 X2/66 2.8V 2-3 1-2 2-3 ON OFF 3-4 Dailson Fernandes Página: 61
6x86L PR 200+ 166 X2/75 2.8V 1-2 2-3 1-2 ON OFF 3-4 Tabela para processadores Cyrix CPU TYPE PRINTING MHz MUL/BUS VOLTAGE JCK1 JCK2 JCK3 JBF1 JBF2 FPW1 6X86 MX PR 166 150 X2 / 60 2.9V 1-2 2-3 2-3 ON ON 5-6 6X86 MX PR 166 133 X2 / 66 2.9V 2-3 1-2 2-3 ON OFF 5-6 Tabela para processadores AMD CPU PRINTING MHz MUL/BUS VOLTAGE JCK1 JCK2 JCK3 JBF1 JPW1 TYPE K5 PR100 100 X1.5 / 66 3.3V 2-3 1-2 2-3 OFF 9-10 K5 PR120 120 X2 / 60 3.3V 1-2 2-3 2-3 ON 9-10 K5 PR133 133 X2 / 66 3.52V 2-3 1-2 2-3 ON 11-12 K5 PR150 150 X2.5 / 60 3.52V 1-2 2-3 2-3 ON 11-12 K5 PR166 166 X2.5 / 66 3.52V 2-3 1-2 2-3 ON 11-12 K6 PR2-166 166 X2.5 / 66 2.9V 2-3 1-2 2-3 ON 5-6 K6 PR2-200 200 X3 / 66 2.9V 2-3 1-2 2-3 OFF 5-6 K6 PR2-233 233 X3.5 / 66 2.9V 2-3 1-2 2-3 OFF 7-8 Multiplicadores para o Socket 7 Fator Jumpers Clocks internos e externos XFabro BF2 BF1 BF0 50 MHz 60 MHz 66 MHz 75 MHz 83 MHz 100 MHz 1,5x OFF OFF OFF 75 MHz 90 MHz 100 MHz 112 MHz 125 MHz 150 MHz 2x OFF OFF ON 100 MHz 120 MHz 133 MHz 150 MHz 166 MHz 200 MHz 2,5x OFF ON ON 125 MHz 150 MHz 166 MHz 187 MHz 208 MHz 250 MHz 3x OFF ON OFF 150 MHz 180 MHz 200 MHz 225 MHz 250 MHz 300 MHz 3,5x OFF OFF OFF 175 MHz 210 MHz 233 MHz 262 MHz 291 MHz 350 MHz 4x ON OFF ON 200 MHz 240 MHz 266 MHz 300 MHz 333 MHz 400 MHz 4,5x ON ON ON 225 MHz 270 MHz 300 MHz 337 MHz 375 MHz 450 MHz 5x ON ON OFF 250 MHz 300 MHz 333 MHz 375 MHz 416 MHz 500 MHz 5,5x ON OFF OFF 275 MHz 330 MHz 366 MHz 412 MHz 458 MHz 550 MHz 6x OFF OFF ON 300 MHz 360 MHz 400 MHz 450 MHz 500 MHz 600 MHz Nesta tabela estão indicados os clocks internos que são obtidos para cada clock externo e cada multiplicador utilizado. Esses multiplicadores são programados através de três jumpers existentes nas placas de CPU: BF0, BF1 e BF2. As placas produzidas antes do final de 1997 em geral não possuem o jumper BF2, e por isso não podem formar multiplicadores 4x e superiores. A próxima tabela mostra as opções de configuração de clock interno para processadores que usam o Slot 1, em função do clock externo e do multiplicador. Observe que essas placas de CPU possuem 4 jumpers, em geral chamados de BF0, BF1, BF2 e BF3, com os quais é programado o multiplicador. Multiplicadores para o Slot 1 Fator Jumpers Clocks internos e externos X BF3 BF2 BF1 BF0 66 MHz 75 MHz 83 MHz 100 MHz 2x ON ON ON ON 133 MHz 150 MHz 166 MHz 200 MHz Dailson Fernandes Página: 62
2,5x ON ON ON OFF 166 MHz 187 MHz 208 MHz 250 MHz 3x ON ON OFF ON 200 MHz 225 MHz 250 MHz 300 MHz 3,5x ON ON OFF OFF 233 MHz 262 MHz 291 MHz 350 MHz 4x ON OFF ON ON 266 MHz 300 MHz 333 MHz 400 MHz 4,5x ON OFF ON OFF 300 MHz 337 MHz 375 MHz 450 MHz 5x ON OFF OFF ON 333 MHz 375 MHz 416 MHz 500 MHz 5,5x ON OFF OFF OFF 366 MHz 412 MHz 458 MHz 550 MHz 6x OFF ON ON ON 400 MHz 450 MHz 500 MHz 600 MHz 6,5x OFF ON ON OFF 433 MHz 487 MHz 541 MHz 650 MHz 7x OFF ON OFF ON 466 MHz 525 MHz 583 MHz 700 MHz 7,5x OFF ON OFF OFF 500 MHz 562 MHz 625 MHz 750 MHz 8x OFF OFF ON ON 533 MHz 600 MHz 666 MHz 800 MHz 8,5x OFF OFF ON OFF 566 MHz 637 MHz 708 MHz 850 MHz 9x OFF OFF OFF ON 600 MHz 675 MHz 750 MHz 900 MHz Nem sempre os manuais das placas de CPU apresentam a tabela completa, e nem sempre chamam esses jumpers de BF0, BF1, BF2 e BF3. Suponha por exemplo que uma determinada placa apresenta uma tabela que vai só até 4.5x, o que resultaria em 450 MHz para um clock externo de 100 MHz. Suponha também que esses jumpers são chamados, por exemplo, de J30, J31, J32 e J33. Para instalar processadores com clocks mais elevados será preciso identificar a correspondência entre esses jumpers e BF0, BF1, BF2 e BF3. Podemos assim completar a tabela para multiplicadores até 9x, permitindo a instalação de processadores mais rápidos. Esta identificação é muito fácil de fazer. Compare no manual da sua placa de CPU a diferença entre as configurações para 3x e 3.5x. O único jumper diferente entre essas duas configurações é o BF0. O BF1 é o jumper que aparece diferente entre as configurações 2.5x e 3.5x. Identificados BF0 e BF1, sobram os outros dois. Compare 3.5x com 4x e você identificará o BF2. O que sobrar é o BF3. 8.5. Outros Jumpers Não é só o microprocessador que precisa receber tratamento especial para sua perfeita conexão à placa-mãe. Existem outros jumpers que precisam ser configurados na placa-mãe. Veja abaixo os principais: 8.5.1. Jumper para descarga da CMOS Todas as placas de CPU possuem um jumper que é usado para habilitar o fornecimento de corrente da bateria para o chip CMOS. Muitas vezes, para não gastar a bateria enquanto a placa não é vendida, os fabricantes deixam este jumper desabilitado. Antes de montar o seu PC, verifique qual é este jumper, e programe-o na opção Normal, para que o chip CMOS receba corrente da bateria. A figura mostra um exemplo desta configuração. 8.5.2. Flash Bios As placas de CPU modernas possuem seu BIOS armazenado em um tipo especial de memória chamado Flash ROM. Sua principal característica é que, ao contrário das ROMs comuns, podem ser reprogramadas pelo usuário, utilizando softwares apropriados, fornecidos pelo fabricante da placa de CPU. Existem Flash ROMs com voltagens de programação de 5 volts, e outras com voltagens de programação de 12 volts. Não altere este jumper, deixe-o Dailson Fernandes Página: 63
como veio de fábrica. Ele não deve ser programado pelo usuário, e sim pelo fabricante. A figura abaixo mostra um exemplo desta programação. 8.5.3. Voltagem e Clock da SDRAM A maioria das memórias SDRAM opera com tensão de 3,3 volts, mas alguns modelos antigos usam 5 volts. A maioria das placas de CPU aceita apenas SDRAMs de 3,3 volts, mas algumas possuem jumpers para selecionar entre as duas tensões possíveis. A figura abaixo mostra um exemplo desta programação. 8.5.4. Jumpeamento de HDs, CD-ROM Você também na montagem de um PC, vai se deparar com este tipo de jumpeamento. O HD e o CD-ROM podem assumir as posições MASTER (Mestre) e SLAVE (Escravo) de uma IDE. Dailson Fernandes Página: 64
Exemplo de um manual de HD Exemplo de manual de cd-rom Exemplo de manual de um CD-ROM 8.6. O Padrão Atx Esse padrão é um conjunto de especificações técnicas que definem parâmetros para o desenvolvimento das placasmãe e de alguns de seus complementos, como o gabinete do computador ou a fonte de alimentação. Dailson Fernandes Página: 65
Em relação à estrutura PC-AT, a norma ATX constitui um aperfeiçoamento de projeto que, basicamente, afeta a distribuição especial dos componentes. A localização do microprocessador nas placas ATX permite que todas as placas de expansão possam ser de tamanho completo. Já o projeto AT não possibilitava o emprego dessas placas porque tanto o microprocessador como seu ventilador inutilizavam muitos slots. A fonte de alimentação também varia um pouco de posição no padrão ATX, passando a situar-se acima do microprocessador, de modo que seu ventilador ajuda a gerar a corrente de ar que o refrigera. Além disso, os soquetes reservados para os módulos de memória se localizam numa zona consideravelmente menos congestionada por conectores e cabos, e por esse motivo podem ser manipulados com maior comodidade. Outra característica da disposição dos componentes em uma placa ATX é a localização dos conectores dos dispositivos de armazenamento, que ficam bem perto dos dispositivos físicos, de maneira que os cabos de conexão podem ser mais curtos, o que contribui para mais ordem dentro da CPU. 8.7. On Board X Off Board Qual o melhor padrão de placa mãe? Será que a relação custo X benefício vale a pena? Diversos modelos de placa-mãe estão trazendo vídeo, rede, fax/modem e multimídia "on board", ou seja, todas essas placas embutidas na própria placa-mãe. Desta forma, não é necessário o uso de nenhuma placa adicional. Vamos ressaltar somente o exemplo da placa de vídeo incorporada, veja o que se ganha e o que se perde: Há duas técnicas básicas utilizadas para a construção desse tipo de placa-mãe. No passado, as placas-mãe utilizavam somente um processo de simples integração da placa de vídeo à placa-mãe. Na placa-mãe havia o processador de vídeo e a memória de vídeo à parte, como ocorre em um micro onde a placa de vídeo é instalada em um dos slots da placa-mãe. Atualmente, entretanto, diversas placas-mãe estão utilizando a arquitetura UMA (Unified Memory Architecture). Essa arquitetura faz com que parte da memória RAM do micro seja usada como memória de vídeo, ao invés da memória de vídeo ser formada por circuitos à parte na placa-mãe. Essa arquitetura é utilizada por placas-mãe que não possuem chipsets Intel (os chipsets Intel não permitem a arquitetura UMA), como os chipsets SiS 5598 ("TX Pro 2" e "Super TX", que são outros nomes para este chipset) e VX Pro 2. Obviamente a quantidade de memória RAM disponível para aplicativos será menor, já que a memória de vídeo será formada por parte da memória RAM. Se você configurar o micro a ter de 2 MB de memória de vídeo, você terá 2 MB de memória a menos. Um micro com 16 MB de RAM ficaria com somente 14 MB disponíveis, por exemplo. Na verdade, as placas que usam a arquitetura UMA, esses "incríveis" 2, 4, 6, 8 ou 16 MB de vídeo são da memória RAM. Se você configurar o micro a usar 4 MB de memória de vídeo, ele ficará com 4 MB a menos para aplicativos. Nesse tipo de placa-mãe, a configuração da quantidade de memória de vídeo que o micro utilizará é feita no setup. Observe o teste abaixo: Ao desabilitar o vídeo on-board de uma placa PC-100 (instalando-se uma placa de vídeo Trident 9680), o desempenho de processamento aumentou 8,84%, provando que o vídeo on-board diminui o desempenho de processamento do micro. No caso do modem on board, toda a modulação e demodulação é feita pelo microprocessador. No caso da placa de som, o processamento que normalmente seria feito pela própria placa é despejado em cima do processador. Ou seja, quando usamos uma placa que traz tudo on board, estamos sobrecarregando nosso microprocessador com tarefas que não são da ossada dele. As tarefas das interfaces (placas de som, vídeo, modem, rede...) é entregue ao processador e testes comprovam que as placas que usam circuitos on board chegam a perder cerca de 30% do rendimento total do processador (dependendo da aplicação) em relação as placas que são as off board, ou seja, placas que trazem independente som, vídeo, modem e rede. O padrão atual mais vendido de placas on board é a PC- 100 e custam em torno de R$ 250,00 (janeiro 2001). As off board (também chamada de placas lisas pelos vendedores) mais conhecidas atualmente são: SOYO, ASUS e FIC e também custam em torno de R$ 250,00. Ou você compra uma PC-100 e tem um PC completo ou compra uma placa mãe lisa e ainda tem que comprar por fora vídeo, som... e tem um micro altamente personalizado com placas escolhida a dedo. Aqui você escolhe o final, aqui VOCÊ DECIDE!!. 8.8. Gerenciamento De Energia Graças à mudança da fonte de alimentação, o padrão ATX introduziu também melhoras em outros aspectos. Por exemplo, o próprio PC pode ligar ou desligar a fonte, de modo que o controle do consumo de energia é mais completo e funcional. Com a instauração do padrão ACPI (Advanced Control Power Interface, interface avançada de controle de energia), um computador pode dar um boot automaticamente e desligar-se por estímulo de uma Dailson Fernandes Página: 66
chamada telefônica ou de outro computador. Isso é possível graças ao fato de que os computadores ATX não se desativam totalmente; quando se desliga um equipamento desse tipo, a fonte de alimentação continua fornecendo à placa-mãe uma pequena tensão elétrica que lhe permitirá atuar quando necessário. Embora esse mecanismo tenha implicado vantagens para os usuários domésticos, muitas grandes empresas não aceitam a idéia de instalar computadores que incorporem fontes ATX e sistemas de gerenciamento de energia. Elas explicam que, se todos os seus PCs fossem do padrão ACPI, eles continuariam consumindo energia fora dos horários de trabalho, o que significaria um acréscimo desnecessário no consumo de eletricidade. 8.9. Dispositivos Integrados Outra das muitas vantagens da norma ATX é a incorporação à placa-mãe de componentes que, nas placas AT, embora indispensáveis, tinham de ser instalados posteriormente. Por exemplo, muitas das placas-mãe do tipo AT não possuíam as conexões necessárias para os dispositivos de armazenamento nem para as portas de comunicação ou as portas de impressoras. Tais conexões dependiam da instalação de placas de expansão adicionais. Na parte posterior das placas-mãe do tipo ATX encontram-se agrupados todos os conectores externos dos dispositivos por estas suportados, as portas de teclado e mouse tipo PS/2, duas portas seriais e uma porta paralela para impressora. Opcionalmente, as placas do tipo ATX podem também incorporar dois conectores para bus USB (Universal Serial Bus, bus serial universal), conectores de entrada e de saída de áudio e, ainda, um conector de rede local (LAN). Para que todos os conectores possam coincidir com a abertura traseira dos gabinetes, cada placa-mãe ATX vem acompanhada de uma máscara de alumínio, com seus próprios orifícios. Essa máscara é encaixada no espaço vazio padrão dos correspondentes gabinetes. 8.10. Slots de Expansão Uma das funções mais importantes da placa-mãe é favorecer a conexão de novos periféricos ao computador. Por meio dos slots de expansão pode-se ligar uma placa diretamente a um bus de dados; cada um desses buses tem um tipo de conector específico que permite evitar erros nas conexões. Na maioria dos PCs há dois tipos de slots, ISA e PCI. Além deles, os sistemas de última geração também incorporam um slot AGP para a placa gráfica. Os slots ISA mantêm a compatibilidade com placas antigas, embora algumas atuais ainda usem esse bus de pouca capacidade porque operam com fluxo de dados muito pequeno e porque, fazendo isso, evitam ocupar um slot PCI. O bus ISA tem capacidade máxima de transmissão de 16 Megabites (Mb) por segundo, bem inferior aos 132 Mb do PCI, usado pela maior parte das placas de expansão que exigem altas taxas de transferência. Hoje as placas ISA estão em franco retrocesso e tudo indica que desaparecerão da superfície das placas-mãe em poucos anos. 8.11. Outros Slots Alguns tipos de buses de expansão estão hoje em desuso, mas vale recordá-los. O primeiro IBM PC incorporava um bus ISA de 8 bits, que posteriormente passou para 16 bits, gerando o bus ISA hoje encontrado na maioria dos PCs. Quando esse bus começou a demonstrar sua ineficiência para lidar com a avalanche de informação administrada por um PC, surgiram várias alternativas. A proposta da IBM (com o nome de MCA Micro Channel Arquitetura microcanal) oferecia um bus de 32 bits mas tinha como desvantagens o uso exclusivo em PCs IBM e a total incompatibilidade com os buses ISA existentes. Por outro lado, o bus EISA (extended ISA, ISA estendidos) permitia usar no mesmo slot qualquer tipo de placa ISA, propiciando uma largura de banda de 32 bits em modo EISA. Infelizmente, o alto custo dificultou sua implantação. Mais recentemente, dois buses de 32 bits, o Vesa local Bus e o PCI, competiram durante curto período de tempo. As poucas melhoras em desempenho obtidas com a instalação do Vesa Local Bus acabaram por favorecer a afirmação do bus PCI, que se tornou um padrão. Dailson Fernandes Página: 67
Tipos de Slots para placas 8.12. Barramentos Barramentos são conjuntos de sinais digitais através dos quais o microprocessador transmite e recebe dados de circuitos externos. O barramento local é o mais importante de todos eles. Fica localizado na placa de CPU, e através dele o microprocessador se comunica com a memória cache, com a memória DRAM e com os circuitos que formam o chipset. Outros barramentos são utilizados para a comunicação com placas de expansão. São necessárias para que o microprocessador tenha acesso a placas de vídeo, placas de som, placas fax/modem, e todos os demais tipos de placas. Como esses barramentos necessitam ligar a placa de CPU nas placas de expansão, são fisicamente representados por conectores, que são chamados de slots. 8.12.1. Barramento PCI A figura abaixo mostra os conectores usados no barramento PCI (Peripheral Component Interconnect). Nesta figura, vemos que existem 4 slots PCI, como ocorre na maioria das placas de CPU modernas, mas podemos encontrar placas equipadas com 5 slots PCI, e algumas mais raras equipadas com apenas 3 deles. Dailson Fernandes Página: 68
Nos slots PCI conectamos placas de expansão PCI. Alguns exemplos típicos de expansão PCI são: Placa de vídeo (SVGA) Placa de interface SCSI Placa de rede Placa digitalizadora de vídeo É muito raro um PC possuir simultaneamente todas essas placas, e também é raro o uso de outras placas PCI além dessas. A grande maioria dos PCs possuem apenas uma placa de vídeo PCI (placa de som e placa de fax/modem são comuns, mas em geral não utilizam os slots PCI). Portanto é muito comum encontrar um PC com um slot PCI ocupado e três slots PCI livres. Encontrar um PC com todos os slots PCI ocupados é bastante raro. Podemos ver na figura abaixo, algumas placas de expansão PCI. Mais a diante faremos uma comparação o barramento PCI e os demais barramentos presentes em um PC. Placa de Vídeo PCI É importante lembrar que barramento PCI não é sinônimo de slots PCI. O Barramento PCI é um conjunto de sinais digitais que partem do chipset e do microprocessador, e atingem tanto as placas de expansão, através dos slots, como circuitos de placa de CPU. Por exemplo, as interfaces para disco rígido embutidas na placa de CPU são controladas através do barramento PCI, apesar de não utilizar os slots. 8.12.2. Barramento ISA O barramento ISA (Industry Standard Architeture) surgiu no inicio dos anos 80. Foi criado pela IBM para ser utilizado no IBM PC XT (8 bits) e no IBM PC XT (16 bits). Apesar de Ter sido lançado há muito tempo, podemos encontrar slot ISA em praticamente todos os PCs modernos. No tempo em que não existiam barramentos mais avançados, as placas de CPU possuíam 6,7 e até 8 slots ISA. Atualmente a maioria das placas de CPU apresentam 2 slots ISA, como é o caso da mostrada na figura abaixo, mas podemos encontrar algumas equipadas com 4, ou apenas com 2 slots ISA. Placa para Barramento ISA Dailson Fernandes Página: 69
Os slots ISA são utilizados para varias placas de expansão, entre as quais: Placas de fax/medem Placas de som Placas de interface para o scanner SCSI Interfaces Proprietárias Placas de rede Placas de fax/modem o placas de som tipicamente utilizam slots ISA. Outros tipos de placas podem ser encontradas nas versões ISA e PCI. É o caso das placas de rede. Apesar de existirem placas de rede ISA e PCI, é mais recomendável utilizar a versão PCI já que em geral existe mais slots PCI livres. Placa de Modem ISA de 8 bits A figura abaixo mostra exemplos de expansão ISA. Observe que algumas delas utilizam um conector simples (8 bits), em quanto outra utilizam um conector duplo (16 bits). Da mesma forma, os slots ISA pode apresentar um único conector (ISA 8 bits) ou dois (ISA 16 bits). Placas ISA 8 bits podem ser encaixadas tanto em slots ISA 8 bits quanto em slots ISA 16 bits. Placas ISA 16 bits devem ser encaixadas obrigatoriamente em slots ISA 16 bits(exceto em raríssimos casos de placas VGA antigas, de 16 bits, mas que se comportam como placas de 8 bits ao serem encaixadas em um slot de 8 bits). Os slots ISA de 8 bits praticamente não são mais encontrados nos CPU modernos. O caso geral é nos quais existem apenas slots ISA 16 bits. A figura abaixo mostra placas de expansão ISA 8 e 16 bits, bem como seus slots. Observe que barramento ISA não é sinônimo de slots ISA. O barramento ISA é um conjunto de sinais digitais que partem do chipset e do microprocessador, e atingem tanto as placas de expansão, através dos slots, como circuitos da placa de CPU. Por exemplo as interfaces para Drive e disquete, interface serial e interface paralela embutidas na placa de CPU são controladas através do barramento ISA, apesar de não utilizarem os slots. Dailson Fernandes Página: 70
8.12.3. Barramento AGP Este novo barramento foi lançado pela Intel, especialmente para acelerar o desempenho das placas de vídeo em PCs equipados com o PENTIUM II. Trata-se do Acelerate Graphics Port. É formado por um único slot, como o mostrado abaixo. Observe que esse slot é muito parecido com os utilizado nos barramentos PCI, mas existem diferenças sutis no ponto de vista mecânico. Fica um pouco mais deslocado para a parte frontal do computador, além de possuir uma separação interna da existente no slot PCI. Desta forma, é impossível encaixar neste slot, uma placa que não seja AGP. Diferença no encaixe das Placas PCI e AGP O AGP é um slot solitário, usada exclusivamente para placas de vídeo projetadas no padrão AGP. Muitos modelos de placas de vídeo já são produzidas atualmente nas versões PCI e AGP, como é o caso da Diamond Viper V330. A principal vantagem da AGP é sua taxa de transferência, bem maior que a verificada no barramento PCI. Podemos ver um barramento AGP na figura abaixo. Slot para barramento AGP A existência do slot AGP esta vinculada ao chipset utilizado na placa de CPU. Chipset Intel i430tx e anteriores, usados em placas de CPU Pentium, não possuem controle para AGP. Também não existe AGP nas primeiras placas de CPU Pentium II, ainda equipadas com o antigo chipset i440fx. O AGP foi introduzido nas placas de CPU Pentium II equipadas com o chipset i440lx, lançadas no final de 1997. Também está presente no i440bx, também voltado para o Pentium II. Outros fabricantes de chipset também criaram chipset com suporte para AGP, mas para serem usados com microprocessadores que usam Socket 7 (Pentium, AMD k6, Cyrix 6x86, etc.). Dailson Fernandes Página: 71
O desempenho de uma placa conectada a um barramento está intimamente ligado à sua taxa de transferência. A sua taxa de transferência, por sua vez, depende do numero de bits e do clock. A tabela que se segue mostra as características dos barramentos ISA, PCI e AGP. Barramento Bits Clock Taxa de Transferência ISA 16 8 MHz 8 MB/s PCI 32 33 MHz 132 MB/s AGP X1 32 66 MHz 266 MB/s AGP X2 32 133 MHz 532 MB/s O barramento ISA utiliza um clock de 8 Mhz, e realiza transferência do 8 ou 16 bits. Usando 16 bits teoricamente poderia transferir 16 MB/s (8 Mhz x 2 bytes), mas cada transferência utiliza dois ciclos e clock, como era exigida pelas placas de expansão no inicio dos anos 80, que eram muito lentas. Desta forma, a taxa de transferência obtida com o ISA é e apenas 8 MB/s. O barramento PCI utiliza um clock de no máximo 33MHz, com transferência de 32 bits. Isso resulta em uma taxa de transferência de 132 MB/s(33 Mhz x 4 bytes). O barramento AGP não esta ligado ao PCI, e sim, ao barramento externo do microprocessador. a maioria dos microprocessadores opera com um clock de 66 Mhz. No chamado modo X1, cada ciclo de clock do microprocessador é traduzido em um ciclo no barramento AGP. Portanto neste modo, o AGP utiliza um clock de 66 Mhz. Sua taxa de transferência desta forma é de 266 MB/s. dependendo do chip gráfico existente na placa SVGA AGP, pode ser usado o chamado modo X2, no qual cada ciclo do clock externo do microprocessador é traduzido em dois ciclos AGP. Tudo se passa como se o barramento AGP operasse a 133 Mhz, o que resulta em uma taxa de transferência de 532 MB/s. 8.12.4. Barramentos Obsoletos Você vai certamente ouvir falar em barramentos obsoletos que não são mais usados nas placas de CPU modernas. O ISA é um barramento obsoleto em termos de velocidade, mas ainda é adequado para placas que exigem baixas taxas de transferência, como placas de som e placas de fax/modem. Portanto, o ISA é obsoleto mas ainda é muito usado. Vejamos quais são os barramentos obsoletos que já não são mais usados. O barramento VLB (VESA Local Bus) foi muito utilizado principalmente em placas de CPU 486, sendo suplantado pelo PCI. Placas para barramento VESA Local bus Dailson Fernandes Página: 72
O barramento EISA (Extended ISA) foi muito utilizado em servidores de alto desempenho, até aproximadamente 1995. Apresenta uma taxa de transferência apenas duas vezes maior que a do barramento ISA. Ainda é possível encontrar algumas placas de CPU com esse Barramento, mas são muito raras. O barramento MCA (Micro Channel Architecture) foi criado pela IBM para ser utilizado nos primeiros PCs da série PS/2. Como era um barramento proprietário, ou seja, de uso exclusivo da IBM, não foi adotado pela industria, teve utilização bastante restrita e caio em desuso a vários anos. 9. O microprocessador Dailson Fernandes Página: 73
Ao mesmo tempo motor e cérebro do computador, o microprocessador encarrega-se de efetuar todos os cálculos e processos que permitem o funcionamento do PC. Assim, não surpreende que ele seja o componente mais caro da máquina: seu preço pode ser duas ou mesmo três vezes maior que o da placa-mãe em que fica alocado. O microprocessador, executa as instruções e cálculos que constituem os programas, ao mesmo tempo que se incumbe de e iniciar as informações solicitadas por todos os componentes do PC e de receber aquelas por eles geradas. Ele é de vital importância para o funcionamento geral do computador, pois de sua velocidade depende, embora não totalmente, o desempenho de sistema. Pode-se comparar o processador a um maestro, que supervisiona os músicos e lhes indica o ritimo de trabalho. Mas a atuação do regente não basta para garantir uma boa interpretação; é preciso que os músicos estejam no nível por ele exigido, Da mesma forma, para que um PC aproveite ao máximo o rendimento de seu processador, os módulos de memória, o disco rígido, o adaptador de vídeo e os demais componentes devem Ter um nível de desempenho idêntico ou superior ao seu. Não adianta muito contar-se com um processador rápido (como um Pentium III de 800 MHz) se o PC dispõe apenas de 16 MB de memória RAM ou de uma placa gráfica para bus ISA. Um PC com configuração mais simples (um Pentium MMX de 200 MHz, com 64 MB de memória e uma placa gráfica PCI) certamente terá funcionamento muito mais ágil e, inclusive, iniciará o sistema operacional com maior velocidade. 9.1. Velocidade do processador A escolha do processador é a decisão mais importante quando se deseja comprar ou melhorar o desempenho de um computador. Em geral, a velocidade é a característica que mais influi nessa decisão. Megahetz (MHz) é uma medida de freqüência, não de velocidade. Por esse motivo, não é correto usar a frequência de funcionamento para indicar a rapidez de um processador; se fosse assim, um Pentium II de 400 MHz deveria Ter funcionamento de duas vezes mais rápido que o de um Pentium MMX de 200 MHz. O rendimento específico de determinado microprocessador não pode ser qualificado utilizando-se uma simples fórmula, porque depende de uma grande variedade de fatores externos a ele, por exemplo o chipset, a memória disponível ou o sistema de refrigeração nele incorporado, que influi em sua temperatura de funcionamento. 9.2. Especificações Para se identificar um processador é preciso levar em conta duas características básicas, sua frequência e a largura de dados. É habitual que a frequência interna do processador seja indicada em milhões de ciclos por segundo, ou MHz. Um ciclo é o elemento mínimo de tempo que o microprocessador pode gerenciar. Cada operação exige o mínimo de um ciclo para sua execução, embora na maioria dos casos sejam necessários vários ciclos. Por exemplo, para enviar dados à memória um processador Pentium III emprega um mínimo de três ciclos na preparação da informação e mais outro ciclo no envio de cada dado, e precisa voltar a preparar mais informação para enviar cada seis dados. Assim, quando se assinala o número de instruções por segundo que um processador pode executar,o que se está indicando é uma referência da média de seu funcionamento em condições normais. Esse dado permite apreciar, na verdade, a evolução dos microprocessadores. Estes, além de Ter sua referência aumentada, com o passar do tempo foram reduzindo o número de ciclos que precisam gastar para executar qualquer instrução. Ao antigo processador intel 8086 do IBM PC, que usava uma média de 12 ciclos por instrução, seguiram-se os modelos 80286 e 80386, que reduziram esse consumo para 4,5 ciclos. A evolução prosseguiu até que se chegou às três ou quatro instruções que um processador Pentium III é capaz de executar como mínimo. Esses números só se tornaram possíveis graças aos aperfeiçoamentos introduzidos na arquitetura interna dos processadores Pentium PRO, Pentium II e Pentium III (como a execução dinâmica, a previsão de múltiplas ramificações ou o bus DIB, que serão examinados nas próximas páginas), que tanto os diferenciam de seus predecessores. Tais inovações permitem entender por que dois microprocessadores funcionando à mesma frequência podem Ter um desempenho diferente. Há algum tempo, essa diferença podia ser constatada em processadores como o 80386 ou o 80486 com a mesma frequência. Atualmente, os processadores das diversas gerações ou famílias que surgiram no mercado superam a frequência de seus antecessores e não permitem que se estabeleçam comparações diretas. Por outro lado, a eficiência de cada processador em minimizar o número de ciclos empregados para executar cada instrução ajuda a distinguir e entender as diferenças reais entre os da Intel e os fabricados por empresas como a Dailson Fernandes Página: 74
AMD ou a Cyrix. Embora totalmente compatíveis, os processadores de cada marca apresentam notáveis diferenças de rendimento, mesmo quando compartilham uma mesma frequência de funcionamento. 9.3. Ciclos, Buses e Instruções Outra confusão habitual diz respeito à frequência interna dos microprocessadores. Antes do surgimento dos 80486 da Intel, a frequência do bus do sistema e do microprocessador era a mesma. Com a chegada do 486 DX2, a frequência dos processadores passou a ser um múltiplo da do bus do sistema. Dessa forma, o microprocessador aumentava sua capacidade de cálculo e de execução, ao mesmo tempo que se mantinha a compatibilidade com todo o hardware existente, pois o bus do sistema permanecia intacto. Essa mudança permitiu introduzir uma melhora substancial no desempenho dos computadores. Com o passar do tempo, o projeto dos microprocessadores evoluiu de forma considerável, fazendo com que sua velocidade de processamento tenha chegado a tal ponto que os diferentes dispositivos conectados ao bus do sistema, trabalhando a uma frequência muito menor, às vezes não conseguem receber e fornecer a informação no ritmo exigido pelo processador. Quando isso ocorre, e o processador não recebe informações ou instruções, ele deixa passar um ou vários ciclos sem fazer nada. Esses ciclos de inatividade são conhecidos pelo nome de estados de espera (wait states). A solução para esse problema consiste em mudar a frequência do bus do sistema. Paralelamente, para assegurar a compatibilidade com os demais componentes do PC, introduziram-se alguns aperfeiçoamentos que, embora não tenham significado uma alteração radical na arquitetura do sistema, implicaram adoção de dois novos tipos de bus local, o Vesa-LB e o bus PCI. Esses buses locais acrescentaram às placas-mãe novos slots de expansão, que permitem ligar, com uma frequência maior e de forma direta, os periféricos ao microprocessador e à memória. Por sua vez, um chipset encarregava-se de ligar o bus do sistema convencional ao bus local, bem como de regular o tráfego entre os dois. Essa conexão direta entre o processador e alguns componentes do PC permitiu otimizar seu rendimento, eliminando grande parte dos estados de espera. Como outros casos comuns na evolução dos computadores, ao longo da qual quase nunca houve lugar para a manutenção de tecnologia incompatíveis, o bus local Vesa-LB desapareceu quando o bus PCI se afirmou como o padrão preferido no mundo do PC. Com o tempo, mesmo o bus do sistema, com seus 66 MHz, atingiu seu limite para ser capaz de abastecer microprocessadores capazes de executar mais de quatro instruções por ciclo a frequências superiores aos 500 MHz (500 MHz x 4 instruções por ciclo = 2.000.000.000 instruções por segundo, aproximadamente o que é executado por um processador Pentium III de 500 MHz). Alguns meses depois da introdução do Pentium II no mercado apareceram as primeiras placas-mãe e os primeiros chipsets dotados de um novo bus, denominado AGP (Accelerated Graphics Port, porta gráfica acelerada), destinado única e exclusivamente a acelerar os processamentos gráficos do computador. Com a expansão dos sistemas operacionais gráficos, aumentou significativamente a quantidade de informação que transita no interior do PC. Os Sistemas Operacionais de janelas, como o windows, em vez dos caracteres que um PC de sistema operacional MS- DOS tinha de mostrar, consomem recursos, memória e largura de bus. Movem zonas de tela de um lugar a outro, carregando e mostrando centenas de tipos de letra vetoriais ou simplesmente apresentando uma área de trabalho de milhares de pontos horizontais e verticais com uma profundidade de 24 bits de dados por pixel. Tal como o bus PCI em seu tempo, o bus AGP acessa diretamente o processador e a memória por um bus dedicado de 66 MHz. Mediante um complexo sistema de controle dos sinais transmitido pelo bus AGP, algumas placas podem empregar um modelo especial x2 (está previsto que, no futuro, será lançado um modo x4), no qual são enviados um dado à frente e outro atrás do sinal que constitui cada ciclo. Isso torna possível alcançar uma pseudofrequência de 132 MHz. 9.4. Fluxo e Capacidade Tanto ou mais importante que o ritmo no qual o processador recebe, processa e envia a informação é o tamanho do bus de dados com o qual ele faz isso. Se compararmos uma rodovia com um bus de dados, as pistas dessa estrada seriam as linhas de comunicação que transportam os bits, e o número de pistas indicaria a largura do bus, que é o tamanho dos dados que ele é capaz de Dailson Fernandes Página: 75
carregar em cada ciclo, expresso em bits. Quanto maiores forem a largura do bus e a frequência, tanto maior será a medida em que se consegue incrementar o fluxo de informação. O processador recebe e envia a informação pelo bus do sistema. Este varia em função do processador, embora geralmente tenha frequência de 66MHz com uma largura ou tamanho de dados de 64 bits. Com o surgimento dos microprocessadores Pentium II com frequência de 350 MHz, a Intel introduziu a mudança de frequência do bus de sistema para 100 MHz, mas ele conservou a largura de 64 bits de seu antecessor. Tal alteração foi possível graças ao lançamento de novos tipos de memória RAM capazes de suportar esse aumento de frequência do bus do sistema, que, além de melhorar a transmissão de informação entre os componentes, permite incrementar a frequência de trabalho do microprocessador. A frequência interna de um processador é definida pela frequência do bus do sistema, à qual se aplica um fator de multiplicação. Daí decorre que, quando se aumenta em alguns hertz a frequência do bus, o processador experimenta uma muito significativa. Os primeiros processadores Intel para bus de 100 MHz conseguiram aumentar sua frequência interna inclusive reduzindo-se o multiplicador. Isso tornou impossível fazer comparações diretas entre processadores com diferentes frequência de bus. Por exemplo, entre um processador Pentium II de 300 MHz (66MHz x 4,5) e um Pentium II de 333 MHz (66 MHz x 5) há uma diferença de 33 MHz provocada por um aumento do multiplicador, que afeta, embora apenas levemente, o rendimento geral do sistema, já que somente os cálculos e processamentos internos do microprocessador melhoram. Ao contrário, entre um Pentium II de 333 MHz (66MHz x 5) e um Pentium II de 350 MHz (100 MHz x 3,5), a diferença é somente de 17 MHz, mas o bus do sistema tem um fluxo muito maior, o que lhe permite aumentar a velocidade de acesso à memória, á placa gráfica etc. Essas melhoras, redundam em desempenhos bem superiores, de modo algum refletidos pelos 17 MHz de diferença. Obtém-se a frequência do bus do sistema. Todos os processos que ocorrem no interior do microprocessador desenvolvem-se no ritmo definido por sua frequência interna, empregando a largura de dados do bus interno. Desde o aparecimento do processador 80486, o bus de dados interno e os registradores que ele maneja têm o tamanho de 32 bits. Os registradores, células de armazenamento e superior internas do processador, são imprescindíveis para a execução de qualquer instrução. Por exemplo, quando o microprocessador precisa efetuar uma soma básica, ele armazena os dados de entrada em dois registradores distintos, para gerar o resultado em um terceiro. Milhões de vezes por segundo o processador executa as instruções simples que compõem um software e que se agrupam nos blocos de rotinas ou sequências de instruções básicas de que os programas necessitam com frequência. 9.5. Bus de Endereços A informação com os endereços de memória que o processador deve ler, ou nas quais ele deve armazenar informações, transmite-se pelo bus de endereços. Este não transfere fisicamente a informação entre o processador e os módulos de memória; apenas indica o endereço de memória que deverá receber o próximo dado transmitido pelo bus de dados. Em função do tipo de microprocessador, o tamanho do bus de endereços varia e, portanto, varia também a quantidade máxima de memória que ele está capacitado a gerenciar. Os computadores dotados de processadores 80386 e 80486 incorporam um bus de endereço de 32 bits. Por tratar-se de um bus que direciona e controla as posições da informação que a memória armazena ou recupera, os dados que ele transporta indicam posições de memória que, possuindo um tamanho de 32 bits, conseguem alcançar um valor máximo de somente 4.294.967.296 byts, ou seja, 4 Gygabytes (GB). Os microprocessadores Pentium PRO, Pentium II e Pentium III operam com bus de endereços de mais capacidade, de 36 bits. Portanto, podem gerenciar endereços de memória de 36 bits de tamanho, que equivalem a 68.719.476.736 bytes, ou 64 GB de memória RAM. 9.6. Cache em Dois Níveis Quase todos os microprocessadores lançados no mercado nos últimos anos contam com uma memória cache de primeiro nível (também conhecida como cache L1 ou level 1), que, integrada no processador, varia sua capacidade em função deste. De todo mundo, a variação é de poucos Kbytes, que lhe são suficientes para o desempenho de sua função. A memória cache é uma área pequena de memória, muito rápida, que está incorporada no módulo do microprocessador. Graças a essa localização, a comunicação entre ambos se efetua à freqüência interna do processador. Desse modo, a memória cache torna-se o único elemento do sistema que trabalha efetivamente no Dailson Fernandes Página: 76