5. ATUALIZAÇÃO: COMPONENTES INTERNOS DOS

5. ATUALIZAÇÃO: COMPONENTES INTERNOS
DOS MICROCOMPUTADORES
Caro aluno(a)
No capítulo anterior tivemos uma visão geral da composição e funcionamento do hardware do computador.
Neste capítulo veremos o tópico de atualização sobre
os principais componentes que formam o computador,
enfocando as novas tecnologias e tendências atuais.
Aproveite!
O desenvolvimento dos computadores tem sido muito veloz. Segundo
a lei de Moore, a capacidade de processamento dos computadores
dobraria a cada 18 meses, enquanto os custos permaneceriam constantes.
Até os primeiros anos do século XXI isso era válido, mas não se sabe
se, com o desenvolvimento tecnológico atual, conseguir-se-á manter
tais parâmetros.
Sendo assim, veremos as versões mais atualizadas dos principais componentes (como memórias, processadores, placas-mãe e discos rígidos, etc),
suas categorias, tipos e funcionalidades, suas arquiteturas e integração.
A lei de Moore refere-se a uma afirmação feita em abril
de 1965 por Gordon Moore, fundador da Intel, uma das
maiores fabricantes de processadores do mundo.
5.1. PROCESSADORES INTEL
A família de processadores Intel é realmente muito extensa. Começa desde
a era dos microprocessadores 4004 até os mais modernos processadores,
como os Core2 Quad, lançados em 2008 para a linha de computadores
domésticos e Xeon para a linha de servidores.
Para não ficar muito extensa a explanação, falaremos dos processadores
lançados desde o ano 2000, uma vez que o objetivo é de atualização.
O estudo da arquitetura interna de cada processador poderia consumir
um livro inteiro e o conteúdo tratado seria difícil de assimilar em pouco
tempo. Portanto, serão citados os principais processadores e suas
principais características, como nome, clock interno, FSB e cache.
Assim, poderemos acompanhar de forma mais detalhada os passos que
foram dados até os dias de hoje.
5.1.1. Encapsulamento e refrigeração
dos processadores Intel
A partir do ano 2000, o lançamento do Pentium 4 como sétima geração
dos processadores foi um marco na evolução da Intel. A Intel, assim
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como outras fabricantes de processadores, adota apelidos para os
modelos de seus processadores, muitas vezes chamados de codinome.
O processador Pentium 4 tinha codinome “Willamete”.
Encapsulamento é o revestimento utilizado para cobrir
a pastilha interna que contém o núcleo do processador.
Soquete é a informação do processador para indicar qual
o tipo de encaixe do processador na placa-mãe e quantos
pinos este processador possui.
Esse processador possui uma frequência de barramento (Bus ou Front
Side Bus – FSB) de 400 Mhz, o que o torna bastante veloz no acesso
à memória e aos dispositivos ligados ao chipset.
FSB (Front Side Bus – Frequência de barramento) é a
velocidade com a qual o processador pode acessar os
dispositivos que estão ligados ao circuito principal da
placa-mãe.
Em janeiro de 2002, a Intel lançou um modelo mais avançado de Pentium
4, com o codinome “Northwood”. Esse processador foi produzido com
um novo encapsulamento e um soquete 478, que, apesar de possuir mais
pinos, ficou mais compacto. Também evoluiu seu FSB para 533 Mhz.
Em 2004 foi lançado o modelo de codinome Prescott, apresentando a
terceira geração dos processadores Pentium 4. Esse modelo possui
encapsulamento híbrido, ou seja, foi fabricado tanto para soquetes 478,
quanto para o novo soquete, o 775. Seu FSB passou para 800 Mhz.
Figura 26: Processadores com soquete 423 (e) e 478 (d)
A partir de então, todos os processadores utilizam o mesmo encapsulamento. As evoluções aconteceram no núcleo do processador, aumentado a quantidade de núcleos (Dual-Core) e incluindo novas tecnologias, como o Intel Hyper-Threading, lançada pela Intel.
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Como o próprio nome diz, “dual” vem de dois e “core” significa núcleo:
o centro do processador tem dois núcleos.
Hyper-Threading é uma tecnologia lançada pela Intel
no final de 2002, na qual o processador se apresenta ao
sistema operacional como um sistema dual-core. Na
verdade, essa tecnologia é “pseudo-dual-core”, em que
os ciclos ociosos do processador são ajustados para que
as instruções sejam executadas num núcleo falso.
Outro assunto de vital importância é a refrigeração dos processadores.
Como é um circuito que trabalha em altas frequências, é natural que
ele aqueça bastante. O design térmico de um processador é muito
importante para o seu sucesso, pois quanto mais energia ele consome,
mais calor é necessário dissipar.
Uma forma de resolver essa dissipação de calor é o uso de uma espécie
de “radiador”, como o que vemos nos automóveis. Esse “radiador” é
popularmente chamado de “cooler”. Assim, para cada tipo de soquete e
encapsulamento do processador, temos um cooler apropriado para ele.
Figura 27: um típico cooler
5.1.2. Arquitetura de 32 bits
Desde o lançamento da terceira geração dos processadores, o 80386,
em 1986, a maioria dos processadores para computadores desktop possui
essa arquitetura.
Desde então, todos os programas de computador e os principais sistemas
operacionais possuem versão para processadores de 32 bits.
Os principais processadores Pentium 4 com núcleos Willamete,
Nortwood e algumas séries do Prescott possuem arquitetura de 32 bits.
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Vamos citar alguns dos principais processadores de 32 bits da Intel e
suas características:
a) Pentium 4 Willamete: esse processador possui apenas 256 KB de cache
L2, com velocidades (clock interno) que varia entre 1.3 a 2.0 Ghz e
consumo de aproximadamente 70 watts para os modelos mais rápidos.
b) Pentium 4 Northwood: equipado com 512 KB de cache, esse
processador foi produzido para operar em frequências que variam
entre 1.6 e 3.06 Ghz. A série com suporte a HT – Hyper-Threading
possui clock máximo de 3.4 Ghz.
c) Pentium 4 Prescott: já com 1 MB de cache, esse processador possui
um circuito denominado “branch prediction”, responsável por prever
resultados de tomadas de decisão. Alguns modelos desta série foram
fabricados com a tecnologia de 64 bits. As frequências de operações
são semelhantes ao Northwood.
5.1.3. Arquitetura de 64 bits
Em meados de 2004, a Intel introduziu um novo conceito denominado
EMT64, segundo o qual os processadores passaram a trabalhar com
instruções de 64 bits. Com essa nova tecnologia, os programas de
computadores, principalmente os sistemas operacionais, puderam
executar blocos de instruções maiores em menor unidade de tempo.
EMT64 Extended Memory 64 Technology – Tecnologia
de Memória Estendida de 64 bits: tecnologia de 64 bits
que a Intel lançou para concorrer com a tecnologia de
64 bits usada pelos processadores Athlon 64 e Opteron
da AMD.
A grande vantagem é permitir a processadores Intel
acessarem mais do que 4 GB de memória. A partir do
processador 386, o barramento de endereços dos
processadores Intel é de 32 bits, fazendo com que o
processador possa acessa até 4 GB (232). Com a tecnologia
EM64T, o processador pode acessar até 16 EB (264) de
memória (um exabyte equivale a 260).
Atualmente, a maioria dos processadores que equipam os computadores
desktops e servidores possuem tecnologia de 64 bits e também são
compatíveis com tecnologia de 32 bits. Vejamos alguns exemplos de
processadores Intel de 64 bits:
a) Pentium D (codinome Presler): esse processador é um Dual-Core
real. Ele possui dois núcleos no mesmo encapsulamento. Possui
frequências de operação que podem variar de 2.66 a 3.8 Ghz.
b) Celeron D: processador de baixo custo, com reduzido cache L2 (256
KB) e clock que pode chegar até a 3.6 Ghz em alguns modelos. É o
processador ideal para PCs domésticos de baixo preço e baixo consumo.
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c) Pentium Dual-Core: processador em bastante evidência no mercado
atualmente, equipa os principais computadores desktop da linha Intel.
Normalmente possui 1 ou 2 MB de cache L2, dois núcleos no
encapsulamento, clock que pode chegar a 2.5 Ghz e FSB de 800 Mhz.
d) Core2 Duo: são os processadores da Intel mais em evidência
atualmente. Podem chegar a um clock de 3.3 Ghz, possuem 6 MB de
cache L2 e FSB de 1333 Mhz. São destinados à linha desktop de alto
desempenho, normalmente para designers gráficos e games.
e) Core2 Quad: processadores que possuem 4 núcleos de processamento
em seu encapsulamento. Podem chegar a 3 Ghz de clock, com 12
MB de cache L2 e FSB de 1333 Mhz.
5.2. PROCESSADORES AMD
A AMD (Advanced Micro Devices) também é uma empresa fabricante
de circuitos integrados, especialmente processadores. Seus produtos
concorrem diretamente com os processadores fabricados pela Intel.
Tornou-se conhecida por sua linha de processadores x86, x86-64, K5,
K6-II, K6-III, Athlon, Duron, Sempron, Athlon 64 (arquitetura de 64
bits), Opteron (para servidores) e Turion 64 (para notebooks).
Aqui também falaremos apenas dos processadores fabricados a partir
do ano 2000.
5.2.1. Encapsulamento e refrigeração dos
processadores AMD
Da mesma forma que a Intel encapsula o núcleo dos seus processadores
de modo a ser encaixado num soquete de placa-mãe, a AMD também
desenvolve seus próprios encapsulamentos. Isso quer dizer que você
não pode instalar numa placa-mãe que tenha soquete 423, 478 ou 775
um processador da AMD.
Na década de 90, a AMD lançou seu processador Athlon, que utilizava
um encapsulamento em forma de cartucho e se encaixava em placamãe com Slot A. Nesses modelos a memória cache fica situada fora
do núcleo do processador.
Figura 28: processador, slot A (sem a cobertura plástica)
Fonte: Hardware, o Guia Definitivo. Carlos E. Morimoto, 2007
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Logo veio a simplificação do design do processador e o formato de
cartucho (figura 28) deixou de existir, dando lugar ao encapsulamento
do tipo soquete A, mais conhecido como soquete 462.
Figura 29: processador soquete 462
No caso da figura 29, o núcleo do processador não possui revestimento,
tornando mais fácil dissipar calor através dos coolers. Entretanto, isso o
tornou mais frágil. Esses processadores chegam a frequências que variam de 750 Mhz a 1.3 Ghz.
Seguindo a trajetória da AMD, temos os lançamentos dos processadores
da família Duron, que são mais baratos e concorrem com o processador
de baixo custo da Intel, o Celeron. Como todo processador de baixo custo,
o Duron possui pouco cache L2 (128MB) e baixo FSB (100 Mhz).
Em meados do ano de 2004, a AMD inova e lança um novo encapsulamento para os seus processadores, denominado soquete 754. Nesses
modelos, o núcleo do processador é revestido por um metal, para proteção contra a pressão mecânica exercida pelo cooler.
A AMD inaugura nesse momento a história da computação de 64 bits
para desktops. Não demora muito e dois novos soquetes são lançados: o
soquete 939 e o soquete AM2.
A estratégia da AMD era lançar um processador cujo controlador de
memória estivesse embutido dentro da própria CPU, tirando essa função do chipset.
Outra característica dos processadores AMD é a sua numeração. Normalmente eles são numerados por modelos e não pela frequência de
operação, como os processadores Intel. Então, será comum você ver um
modelo de processador como, por exemplo, “Athlon 64 3800+”. Ele não
indica a frequência de trabalho, apenas o modelo. A frequência de operação vem escrita em letras menores, na caixa do produto.
5.2.2. Arquitetura de 32 bits
A AMD, assim como a Intel, desenvolve seus processadores baseados
numa arquitetura, pois eles precisam rodar praticamente os mesmos
sistemas operacionais e softwares, uma vez que são concorrentes.
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Assim, seguindo a linha do tempo, a partir do ano 2000, temos os seguintes
processadores:
a) Duron: esta linha da AMD é a única que traz a informação do seu
clock como modelo. Os processadores Duron foram fabricados com
clock de 750 Mhz a 1.4 Ghz. Seu FSB permaneceu em 100 Mhz e a
memória cache L2 em 128 KB.
b) Athlon (codinome Thunderbird): processadores de maior desempenho,
foram fabricados para concorrer com os processadores Pentium 4.
Seu núcleo possui 256 KB de cache e o FSB varia de 100 a 133 Mhz.
O clock interno desse processador varia de 750 Mhz a 1.4 Ghz.
c) Athlon XP: versão de processador para o mercado desktop. Esse nome
veio de carona com o sistema operacional da Microsoft, o Windows
XP, mas uma coisa não tem nada a ver com a outra; a AMD apenas
aproveitou o marketing da Microsoft. Esses processadores
introduziram o conceito de modelo em vez de frequência na
identificação comercial. Assim, um “Athlon XP 1500+” indica apenas
o modelo, pois na verdade ele representa um processador de clock
interno que pode variar, de acordo com o modelo, de 1.33 a 1.76
Ghz, FSB 133 Mhz e cache L2 de 256 KB “on-die” (na pastilha).
Thoroughbred, Barton e Thorton são os codinomes das suas versões
evoluídas, chegando a clock de 2.2 Ghz (3100+), cache L2 de 512KB
e FSB de 133 Mhz.
5.2.3. Arquitetura de 64 bits
A plataforma de soquete A (soquete 462) foi descontinuada e deu vez
a novas plataformas de soquetes, com os encapsulamentos 754, 940,
939 e atualmente a AM2+.
Athlon 64 é o microprocessador de oitava geração da AMD, tendo sido
lançado em 2003. Introduziu o processamento de 64 bits para
computadores de mesa, mantendo compatibilidade com programas
(softwares) x86 de 32 bits. Uma outra característica importante e
inovadora é a controladora de memória integrada no processador. Assim
como a Intel tinha o conjunto de instruções de 64 bits (EMT64), a AMD
tinha o seu conjunto de instruções, denominado AMD64.
Figura 30: um processador Athlon 64 soquete 754
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Para a linha de 64 bits da AMD, temos a seguinte evolução:
a) Opteron: linha de processadores destinados a servidores, com o clock
variando de 1.6 a 3.0 Ghz, memória cache L2 de 1 MB e FSB de
200 Mhz. Utilizava soquete 940.
b) Athlon 64 FX: linha de processadores que foram fabricados para
os soquetes 940, 939 e AM2. Também foi fabricado para o novo
soquete F, não citado até então (este soquete será visto quando
falarmos sobre placas-mãe). Possuem também cache de 1 MB, clock
variando de 2.2 a 3.0 Ghz e FSB de 200 Mhz.
c) Athlon 64 X2: é uma versão dual core do Athlon 64. Lançado em
2005. Suas versões melhoradas, como, por exemplo, o de codinome
Windsor, utiliza soquete AM2 e 2 MB de cache L2. Este processador
chega a clock de 3.0 Ghz no modelo 6000+.
d) Sempron: assim que a AMD lançou este processador, o Duron foi
eliminado de sua linha de produção. Fabricados para atinggir baixo
consumo, estes processadores são destinados a desktops de baixo
desempenho, concorrendo diretamente com os processadores Celeron,
da Intel. Foram fabricados para os soquetes 462, 754, 939 e AM2+.
Seu clock varia entre 1.4 e 2.2 Ghz e seu FSB está em 200 Mhz.
[1] MORIMOTO, C.D. Hardware, guia definitivo. Sul
Editores, 2007.
CAPÍTULO 5 – ATIVIDADE 1
Questionário:
a) O que é a Lei de Moore? Ela se aplica à realidade
tecnológica em que vivemos hoje? Explique.
b) Compare as velocidades (clock) dos processadores
4004 até os mais recentes revisados neste capítulo,
criando um quadro comparativo. Quantas vezes eles
são mais rápidos?
c) Teça um comentário sobre as diferenças entre a linha de processadores para desktops e servidores da
linha Intel e AMD.
d) Qual a necessidade de encapsular os processadores?
Melhora ou piora a dissipação térmica? Opine.
e) Os coolers possuem ventiladores para resfriar os
processadores. O que você pode dizer sobre a função da parte metálica que tem contato com a pastilha
do processador?
f) Quais são os encapsulamentos para processadores
Intel vistos neste capítulo?
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g) Lendo o capítulo, verificamos que os processadores
Intel e AMD, bem como suas placas-mãe são incompatíveis. Crie um comentário discutindo este assunto.
h) No seu entendimento, a quantidade de memória
cache do processador afeta o desempenho do computador? Por quê?
i) O que é a frequência de barramento ou FSB?
j) Quais as versões de processadores de 32 bits da Intel
e da AMD? Quais os seus encapsulamentos?
k) Quais as versões de processadores de 64 bits da Intel
e da AMD? Quais os seus encapsulamentos?
5.3. PLACA-MÃE: COMPONENTES E ESTRUTURA
Como já dissemos, as placas “tudo onboard” ou tudo integrado
enfrentavam certo preconceito, mas, com o advento do padrão ATX
este tipo de placa passou a ter a preferência do consumidor, devido à
sua excelente relação custo x benefício. Apesar disso, elas ainda possuem
os chamados “slots de expansão” que são encaixes onde é possível inserir
os mais diversos tipos de placas.
Figura 31: Painel ATX frontal de uma placa-mãe “tudo onboard”
5.3.1. Barramentos e slots de expansão
Os barramentos são utilizados para interligar os diferentes componentes
internos da placa-mãe e também permitir conectar as placas de expansão
(como fax/modem ou placas de rede). Assim como os demais
componentes, os barramentos evoluíram de forma expressiva durante
as últimas décadas, passando do ISA e das portas seriais aos slots PCI
Express e portas USB 2.0 que utilizamos atualmente.
5.3.1.1. ISA
O primeiro tipo de barramento foi o ISA. Inicialmente lançado na versão
de 8 bits, rapidamente evoluiu para o padrão de 16 bits. Como não é
mais utilizado, não aprofundaremos este assunto.
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5.3.1.2. PCI
O barramento PCI (Peripheral Component Interconnected – Componentes
Periféricos Interconectados) funciona a uma taxa nativa de 33 MHz, o
que resulta numa taxa de comunicação com o chipset de 133 MB/s.
O surgimento de novos barramentos nas placas-mãe usando frequências
cada vez maiores está tornando o barramento PCI obsoleto.
Figura 32: três slots PCI (branco) e um slot AGP (marrom)
5.3.1.3. AGP
O padrão AGP foi desenvolvido com a ideia de ser um barramento rápido,
mas específico para o uso das placas de vídeo 3D de alto desempenho,
não podendo ser utilizado com outras placas de expansão, como placas de
som ou modems. Operando a 66 MHz, permite uma taxa de transferência
teórica de 266 MB/s. A figura 32 mostra um barramento AGP.
Embora tenha sido largamente utilizado, o AGP é atualmente um
barramento em vias de extinção, devido à popularização do PCI-Express,
que é muito mais rápido.
Em 1998 surgiu o padrão AGP 2X, que mantém a
frequência de 66 MHz, mas introduz o uso de duas
transferências por ciclo, dobrando a taxa de transferência.
Em seguida foi introduzido o AGP 4X e o 8X, que
realizam, respectivamente, 4 e 8 transferências por
ciclo, atingindo taxas de transferência teóricas de 1066
e 2133 MB/s.
5.3.1.4. PCI-Express
Também denominado PCI-e, este é um barramento que utiliza
transmissão serial em seus circuitos, diminuindo possíveis interferências
entre vias de dados. Como é um barramento de alta velocidade, está
substituindo os barramentos PCI e o barramento AGP.
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Uma das características fundamentais do PCI Express é que ele é um
barramento ponto a ponto, onde cada periférico possui um canal
exclusivo de comunicação com o chipset. No PCI tradicional, o
barramento é compartilhado por todos os periféricos ligados a ele, o
que pode criar gargalos [Morimoto, 2007].
Existem 4 tipos de slots PCI Express, que vão do 1x ao 16x. O número
indica quantas linhas de dados são utilizadas pelo slot e,
consequentemente, a banda disponível. Cada linha PCI Express utiliza
4 pinos de dados (dois para enviar e dois para receber), que são capazes
de transmitir a 250 MB/s em ambas as direções [Morimoto, 2007].
Temos então 250 MB/s de banda nos slots 1x, 1 GB/s
nos slots 4x, 2 GB/s nos slots 8x e incríveis 4 GB/s nos
slots 16x.
Figura 33: slot PCI-express (preto, parte esquerda da figura)
5.3.2. Chipset
Um chipset é constituído por um grupo de circuitos integrados ou chips
projetados para trabalhar em conjunto e que são geralmente
comercializados como um produto único.
O chipset é um dos principais componentes lógicos de uma placa-mãe,
dividindo-se entre “ponte norte” (northbridge, controlador de memória,
alta velocidade) e “ponte sul” (southbridge, controlador de periféricos,
baixa velocidade).
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Figura 34: diagrama típico do chipset
Fonte: Wikipedia. <http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/e/e7/SlotA_Athlon.jpg. Acesso em 15/01/2009>
A figura 34 mostra o esquema de um chipset. São mostradas as duas
pontes, northbridge e southbridge, e a ligação entre essas duas,
normalmente denominada PCI Bridge. Observando os dispositivos
ligados a eles, vemos que na ponte sul estão os dispositivos de baixa
velocidade como USB, barramento ISA, barramento PCI e discos IDE;
na ponte norte temos o barramento AGP (e agora também o PCI-e),
controladores de acesso à memória e à CPU, que trabalham em alta
velocidade.
5.3.2.1. Chipset ponte norte
A ponte norte é o chip mais complexo, que fica fisicamente mais próximo
do processador. Ele incorpora barramentos “rápidos” e as funções mais
complexas, incluindo o controlador de memória, as linhas do barramento
PCI Express, ou o barramento AGP, além do chipset de vídeo onboard,
quando presente [Morimoto, 2007].
Por serem circuitos bastante exigidos, eles tendem a aquecer mais devido
ao alto consumo elétrico. Este fato faz com que ele seja coberto por
um dissipador térmico metálico, evitando queimas ou travamentos.
Atenção na compra com os padrões de compatibilidade!
Por exemplo, o northbridge do chipset NVIDIA nForce2
somente funcionará com processadores Socket A. O
chipset Intel i875 somente funcionará com sistemas que
usem processadores Pentium 4 ou Celeron que tenham
uma taxa de clock maior que 1,3 GHz.
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5.3.2.2. Chipset ponte sul
A ponte sul pode ser chamada de I/O Controller Hub (Concentrador
de Controle de Entrada e Saída) em sistemas Intel; já a AMD, VIA,
SiS e outros geralmente usam o nome southbridge. Esta ponte é um
chip que implementa as capacidades mais “lentas” da placa-mãe e pode
ser diferenciado do northbridge por não estar diretamente conectado à
CPU. Em vez disso, geralmente o northbridge é que liga o southbridge
à CPU.
Um southbridge geralmente irá funcionar com vários
northbridges diferentes, mas esses dois chips devem ter
sido projetados para trabalhar em conjunto.
5.3.3. Soquetes com os processadores
As placas-mãe que equipam os computadores possuem uma série de
contatos e encaixes. Um deles é o soquete do processador. Você precisa
utilizar uma placa-mãe que tenha soquete compatível com o processador
escolhido. Vamos falar dos mais comuns atualmente em uso.
Figura 35: soquetes 754, 775, 478 e AM2+, respectivamente.
5.3.3.1. Soquete AMD 754
O Soquete 754 foi o primeiro socket a suportar o HyperTransport e
instruções de 64 bits, lançado pela AMD devido ao sucesso do seu
antecessor o Soquete A (ou 462 – recebeu esse nome pela quantidades
de pinos que possui). Foi usado nos processadores Athlon 64 (2800+ a
3700+) e nos Sempron 2500+.
HyperTransport é um barramento criado a partir dos
processadores AMD64 com o soquete 754. Ele faz a
comunicação direta entre o processador e os demais
dispositivos da placa mãe. Nas versões anteriores ao 754,
o chipset controlava o barramento de memória e outros
componentes ao mesmo tempo. Para o AMD64 foi
criado um controle de barramento exclusivo para os
outros componentes, chamado de HyperTransport.
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5.3.3.2. Soquete Intel 478
Tecnicamente denominado mPGA-478, é um soquete para processadores
Intel com 32 bits. Nos soquetes 478, como na maioria, os pinos ficam
nos processadores. Este tipo de soquete possui uma alavanca que trava
o processador logo depois de instalado. É um tipo de soquete ZIF (Zero
Insertion Force – Inserção Zero de Força), ou seja, basta deixar a gravidade
trabalhar para que o processador se encaixe perfeitamente no soquete.
5.3.3.3. Soquete AM2+
O soquete AM2+ é o sucessor direto do AM2 e vem sendo usado nos
processadores mais novos da AMD, como o Phenom. O soquete AM2+
é uma migração intermediaria do AM2 para o AM3 e é totalmente
compatível com o AM2; logo, processadores feitos para o soquete AM2
funcionam perfeitamente em placas-mãe com soquete AM2+.
O soquete AM2+ possui algumas diferenças em relação
ao AM2, que são:
a) HyperTransport 3.0 operando acima de 2.6 GHz.
b) Alimentação separada: uma fonte para os núcleos da
CPU e a outra para o controlador de memória integrado (IMC).
5.3.3.4. Soquete Intel 775
Também conhecido como soquete T, é um soquete da Intel utilizado
no Pentium 4, Pentium D, Celeron e Celeron D e também nos Core 2
Duo. Veio para substituir o Soquete 478, utilizando o padrão LGA em
vez do PGA. Neste padrão, os pinos estão situados na placa-mãe e tocam
em contatos no processador.
5.3.3.5. Futuro soquete
No momento em que este texto era escrito, estava sendo lançado pela
AMD o soquete F, construído para sua linha de processadores Opteron.
Na verdade o soquete existe desde 2006, porém apenas agora ele está
disponível em grande escala. Este soquete tem 1207 pinos e é para a
linha de placas-mãe e processadores para servidores de alto desempenho.
O soquete F também é a base para a linha de processadores AMD Quad
FX, para a instalação de dois processadores em apenas uma placa-mãe.
5.3.4. Soquetes de memória
Teremos ainda neste capítulo um tópico específico sobre memórias.
Entretanto, como a placa-mãe apresenta o receptáculo e o chipset
compatível com as mesmas, abordaremos este assunto aqui.
Basicamente, o soquete de memória é o lugar onde se encaixa a placa
de memória. Ela é fabricada de forma que exista um chanfro que evita
que seja instalado um módulo de memória de forma errada.
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Nas extremidades existe um clipe de encaixe para
garantir que ela não se solte tão facilmente.
Os soquetes atualmente se apresentam de acordo com a quantidade de
vias ou pinos. As mais comuns são:
a) Soquete de memória de 184 pinos: específico para as memórias do
tipo DDR1, que veremos mais adiante.
b) Soquete de memória de 240 pinos: específico para as memórias do
tipo DDR2 e DDR3. Estas memórias não são compatíveis, embora
tenham a mesma quantidade de pinos, pois possuem voltagens
diferentes. Mas você não precisa se preocupar na instalação, pois
os soquetes possuem chanfros que impedem a instalação de
memórias DDR2 em soquetes para DDR3 e vice-versa.
Figura 36: placa-mãe com soquetes 184 pinos, para DDR1
Figura 37: placa-mãe com soquetes 240 pinos, neste caso, para DDR2
No momento em que este texto está sendo produzido,
as memórias DDR3 timidamente estão entrando no
mercado com preços competitivos, em substituição às
memórias DDR2. Assim, existe ainda pouca oferta de
placas-mãe com soquetes de memória para DDR3.
5.3.4.1. Arquitetura Dual Channel de memória
Dual channel (dois canais) é uma técnica usada para dobrar a velocidade
de comunicação entre o controlador de memória (presente no chipset ou
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no próprio processador – caso da AMD) e a memória RAM, aumentando
assim o desempenho do micro.
Em micros que suportam a tecnologia de dois canais, o barramento de
dados da memória é expandido para 128 bits (se o processador for de
64 bits). Isso significa que em tais sistemas existem 128 vias conectando
o controlador de memória aos soquetes de memória. Esses fios são
rotulados como D0 a D127. Como cada módulo de memória aceita
apenas 64 bits por pulso de clock, dois módulos de memória são usados
para preencher o barramento de dados de 128 bits.
Para que a tecnologia de dois canais funcione é necessário
que sua placa-mãe tenha chipset compatível com Dual
Channel.
Ambas as placas da figura 36 e 37 têm suporte a memórias Dual Channel.
5.3.5. Conectores internos
As placas-mãe são dotadas de uma série de conectores internos, descritos
a seguir. Entretanto, alguns modelos podem conter conexões especiais
ou adicionais. Na maioria dos casos a fabricante fornece um diagrama
com todas as conexões que poderão ser feitas na placa-mãe. Assim,
como existem grandes variedades de conexões, faz-se necessário
consultar o manual para ter certeza das conexões possíveis.
5.3.5.1. Conectores de fonte de alimentação
A fonte é a responsável por converter os 110 ou 220 volts da rede elétrica
para os 12V, 5V e 3.3V fornecidos nas diferentes saídas, além de filtrar
a corrente e atenuar picos de tensão.
As fontes atuais são capazes de fornecer 350, 450, 600 ou até mesmo
1000 watts. A capacidade da fonte precisa ser dimensionada de acordo
com o computador a ser montado.
A alimentação do processador é regulada por um
dispositivo chamado “módulo regulador de tensão”
(Voltage Reguler Module – VRM) existente na maioria
das placas-mãe modernas. Este dispositivo sente as
tensões requeridas pela CPU (normalmente através de
pinos no processador) e se calibra para prover a tensão
adequada para a CPU. As fontes atuais são fabricadas
com este conector.
Página 67
As placas-mãe atuais geralmente possuem 2 conectores para
alimentação: 1 conector de 20 pinos (ou de 24 pinos) e 1 conector para
12V, chamado de ATX12V, para alimentação do modulo regulador de
voltagem – VRM, para alimentação do processador.
Figura 38: diagrama de conexão da fonte 20 pinos
Figura 39: diagrama de conexão do VRM
5.3.5.2. Conectores IDE e SATA
As placas-mãe atuais vêm com apenas 1 conector IDE. Entretanto, é
comum você encontrar modelos que são equipadas com 2 conectores
IDE. Cada conector IDE pode conter até duas unidades IDE (discos
rígidos, gravadores, tape drives, etc). Assim, se uma placa-mãe possui
dois conectores IDE, ela pode comportar até quatro unidades IDE, entre
HDs e Gravadores de CD/DVD.
Quando a um conector forem ligadas duas unidades, deve ser ajustada
uma configuração Master/Slave. Esta configuração é realizada no próprio
dispositivo (HD ou gravador): um deles será Master, o outro, Slave. Assim,
eles podem coexistir no mesmo canal sem conflitos. Ver figura 48.
Página 68
Figura 40: uma placa-mãe típica com seus conectores.
Na figura 40, você pode observar:
a) O conector vermelho, logo abaixo dos slots de memória, é o conector IDE. Esta placa possui apenas um
conector deste. Os conectores IDE transmitem dados
a uma taxa máxima de 133 MB/s.
b) À esquerda dele, em laranja, estão os conectores SATA.
Neste caso são 4 conectores. Os conectores SATA
podem agregar apenas um dispositivo por porta.
c) Logo à direita do conector IDE, você pode observar o
conector da fonte de alimentação.
Figura 41: cabos flat para dispositivos IDE
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Como os dispositivos IDE atingiram o nível máximo de performance,
surgiu um novo padrão de conexão de unidades de disco, denominado
padrão SATA. Existem três padrões de controladoras SATA: o SATA 150
(também chamado de SATA 1.5 Gbit/s ou SATA 1500), o SATA 300
(SATA 3.0 Gbit/s ou SATA 3000) e o padrão SATA 600 (ou SATA 6.0
Gbit/s), que ainda está em desenvolvimento.
A figura 16 mostrou o cabo e a figura 40 mostrou 4 conectores tipo SATA.
5.3.5.3. Conectores USB
O USB é o barramento externo mais usado atualmente. O que torna o
USB tão popular é a sua flexibilidade; além de ser usado para a conexão
de todo o tipo de dispositivos, ele fornece uma pequena quantidade de
energia, permitindo que os conectores USB sejam usados também por
carregadores, luzes, etc. As placas-mãe atualmente são equipadas com
até 4 portas USB externas e 4 internas.
Existem duas versões de USB:
a) USB 1.x: as portas transmitem a apenas 12 Mbps
b) USB 2.0: este é o padrão atual. Nesta versão, as portas
transmitem dados a 480 Mbps (ou 60 MB/s)
Figura 42: uma placa PCI com 4 conectores USB externos e 2 internos.
5.3.5.4. Conectores do painel frontal
O gabinete do computador possui uma série de conectores na parte
frontal. Esses conectores controlam a ação do usuário (em casos de
ligar, desligar e resetar) ou mostram o funcionamento do computador
(como painéis que medem temperatura, rotação dos ventiladores, etc).
O mais comum é que as placas-mãe forneçam os seguintes conectores
no painel frontal: Reset, Power Led, Power Switch, HD Led e Speaker.
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Figura 43: conectores do painel frontal do gabinete (na parte inferior da figura)
5.3.5.5. Conectores do painel traseiro
O painel traseiro da placa-mãe fornece os principais conectores
responsáveis pela conexão com o mundo externo. Alguns deles são:
portas de teclado e mouse (portas PS/2), porta paralela, porta serial,
portas USB, porta VGA (para ligação com monitores quando a placamãe possui placa de vídeo integrada), conector para rede (para usar o
computador numa rede local ou acessar a internet), conectores de áudio
(entrada, saída e microfone).
Figura 44: painel traseiro de uma placa-mãe.
5.3.6. Placa mãe formatos ATX, Mini ATX e Micro ATX
Existem três tamanhos de placas ATX. As placas ATX tradicionais,
também chamadas de Full ATX, medem 30.5 x 24.4 cm.
Em seguida temos o formato Mini ATX, cuja placa é mais “fina”,
medindo apenas 28.4 x 20.8 cm. Finalmente, temos o Micro ATX, o
formato mais comum, usado nas placas de baixo custo, que medem
apenas 24.4 x 24.4 cm.
Os formatos são intercambiáveis, de forma que você pode instalar uma
placa Micro ATX em um gabinete Full ATX.
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5.4. MEMÓRIAS
Para mostrar toda a evolução das memórias RAM seriam necessárias
muitas páginas deste capítulo. Portanto, mostrarei apenas as memórias
que acabaram de sair de evidência, caso das memórias DDR, e as
memórias que estão em evidência, caso das memórias DDR2 e DDR3.
Abordarei também o funcionamento das memórias FLASH, que equipam
os conhecidos pen drives.
5.4.1. Memórias DIMM (Dual In-Line Modules Memory)
É um dos tipos de memória DRAM (Dynamic Random Access Memory).
DIMM – Dual In-line Memory Module significa que os módulos fazem
contatos pelos seus dois lados.
As memórias DIMM estão divididas basicamente em dois tipos: as SDRSDRAM e DDR-SDRAM. Esta segunda apresenta classificações
posteriores, como DDR2 e DDR3.
5.4.1.1. DDR-SDRAM (200/266/333/400 Mhz)
Costumam ser chamadas apenas de DDR ou DDR1. Essas memórias
alcançam taxa de transferência com o chipset duas vezes maior que as
antecessoras (SDR – Single Data Rate – Simples Taxa de Dados). Daí
o nome DDR (Double Data Rate – Dupla Taxa de Dados). Desta
maneira, um sistema a 100 MHz tem uma taxa de clock efetiva de 200
MHz. Com os dados sendo transferidos 8 bytes por vez, a DDR SDRAM
fornece uma taxa de transferência de 1600 MB/s.
Para calcular a taxa de transferência desta memória, basta
fazer o seguinte cálculo:
[frequência do barramento da memória] × 2 (pois é uma
taxa dupla) × [número de bytes transferidos]
Por exemplo, uma placa-mãe que fornece ao seu processador FSB de 100 Mhz tem acesso a memória a 1600
MB/s. Temos:
100.000.000 (cem milhões de ciclos por segundo ou
100 Mhz) x 2 x 8 bytes = 1.600.000.000 bytes/s = 1600
MB/s, aproximadamente.
Figura 45: memória DDR1 de 400 Mhz
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Frequências de operação das memórias
As memórias DDR podem operar nos seguintes
frequências:
a) 200 Mhz;
b) 266 Mhz;
c) 333 Mhz
d) 400 Mhz;
É necessário verificar no manual da placa-mãe quais
das frequências acima o chipset pode suportar.
5.4.1.2. DDR2-SDRAM (533/667/800/1066 Mhz)
DDR2 SDRAM é o acrônimo de Double Data Rate 2 Syncronous Dynamic
Random Access Memory. É um novo tipo de memória e está atualmente
em evidência. Este novo padrão não é compatível com o antigo DDR,
tanto em pinagem quanto em posição dos chanfros e alimentação elétrica.
Os módulos DDR2 operam com o dobro da frequência dos DDR. A
figura 13 mostrou um módulo de memória DDR2.
As memórias DDR2 podem operar nas seguintes
frequências reais:
a)
b)
c)
d)
266 Mhz, com taxa de 4266 MB/s
333 Mhz, com taxa de 5333 MB/s
400 Mhz, com taxa de 6400 MB/s
533 Mhz; com taxa de 8533 MB/s
A comprar os módulos de memórias, entretanto, eles serão
vendidos conforme suas frequências nominais, que são:
a) DDR2-533
b) DDR2-667
c) DDR2-800
d) DDR2-1066
5.4.1.3. DDR3-SDRAM (1600 Mhz)
Ela aparece com a promessa de reduzir em 40% o consumo de energia
se comparadas aos módulos de memórias DDR2 comercializadas
atualmente. As DDR3 apresentam um buffer de 8 bits, enquanto as DDR2
usam 4 bits, e as DDR, 2 bits. Isso a torna duas vezes mais rápidas que
as memórias DDR2.
Teoricamente, esses módulos podem transferir dados à taxa de frequência
efetiva de 400 a 800 Megahertz (MHz) (para uma largura de banda de
clock simples, de 800 a 1600 Mhz). Com isso, estas memórias possuem
taxa de transferência de aproximadamente 25,6 GB/s.
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Figura 46: memória DDR3
5.4.2. Memória FLASH
Diferentemente da memória RAM e também das SRAM, a memória
Flash permite armazenar dados por longos períodos, sem precisar de
alimentação elétrica. [Morimoto, 2007].
Tem como vantagem o menor tempo de acesso se comparados a discos
rígidos e também de ocupar pequenos espaços. Graças a isso, ela equipa
câmeras digitais e celulares, por exemplo.
Devidamente encapsulada, essas memórias possuem vida longa, podendo
ser hermeticamente fechadas, evitando entrada de líquidos e outros
objetos que possam danificar seu circuito.
Essa tecnologia se tornou rapidamente predominante em
pen drives, HDs em estado sólido (SSDs), memórias de
câmeras, celulares, palmtops, etc.
Figura 47: Exemplo de uma memória flash
utilizada em um flash drive USB (pen drive).
5.5. DISCO RÍGIDO E ARMAZENAMENTO
Hoje em dia os HDs já ultrapassaram a marca de 1 TB, utilizam gravação
perpendicular e interfaces SATA II. São muito mais rápidos que os
modelos antigos e também mais baratos. Mesmo com o barateamento
das memórias Flash, os HDs continuam imbatíveis para armazenamento
de grandes quantidades de dados.
5.5.1. Capacidades de armazenamento
Não basta apenas adquirir discos rígidos maiores caso você necessite
de mais espaço para armazenar seus arquivos. É necessário que seu
sistema operacional seja capaz de endereçar os tamanhos de que você
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necessite. Assim, se seu sistema operacional for o Windows XP, sem
atualização, só conseguirá acessar 128 GB de dados. As versões do
Windows XP atualizadas com o service pack 1 resolvem esta limitação,
sendo possível acessar discos de maior capacidade.
5.5.1.1 Limitação em sistemas de arquivos FAT32 e NTFS
Sistema de arquivos: é a parte do sistema operacional
responsável por gerenciar o uso das unidades de
armazenamento. Assim, quando o usuário solicita leitura
de um arquivo no disco, o sistema de arquivos sabe
exatamente onde ele está gravado; ou, no caso de
gravação, sabe onde há espaço vazio para gravar.
Basicamente, na família de sistemas operacionais Windows, atualmente
temos os seguintes sistemas de arquivos:
a) FAT-32: Em relação ao FAT-16, este sistema teve várias melhorias:
reduzir significativamente o desperdício em disco; permitir acessar
em uma única partição discos rígidos de até 2 Terabytes (no sistema
FAT-16 só podemos acessar 2 GB por partição); e, um ponto pouco
enfatizado: desempenho superior.
b) NTFS: foi uma implementação da Microsoft inicialmente para
servidores. Atualmente esse sistema de arquivos vem com o Windows
XP ou Windows Vista, usados em desktops. São mais seguros do que
os sistemas FAT-32. Suas características principais são: suporte a
arquivos maiores do que 4 GB, cotas de disco, gerenciamento de
grande volumes de dados, criptografia, arquivos esparsos, etc.
5.5.2. Desempenho dos discos rígidos
A transferência de dados entre o computador e o disco rígido pode
ser feita usando dois métodos: PIO (Programmed I/O – Entrada e Saída
Programada) ou UDMA (Ultra Direct Memory Access – Acesso Ultra
Direto à Memória). No primeiro método, o processador do micro
comanda as transferências entre o disco rígido e a memória RAM.
No segundo método, é o chipset da placa-mãe que comanda essas
transferências, através da técnica de UDMA, o que aumenta
significativamente o desempenho do micro, já que o processador fica
livre para fazer outras tarefas durante essas transferências. Assim, o
desempenho do disco esbarra nas taxas de transferências que o chipset
ponte sul (southbridge) pode suportar.
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Os discos rígidos acima de 1 GB de capacidade podem
ser classificados em três tipos:
a) PIO modo 4 (que atingem taxas de transferência de
até 16 MB/s).
b) UDMA/33 (que atingem taxas de transferência de até
33 MB/s).
c) UDMA/66 (que atingem taxas de até 66 MB/s).
d) ATA-6 (que atingem taxas de até 100 MB/s).
e) ATA-7 (que atingem taxas de até 133 MB/s).
5.5.3. Disco Rígido IDE
Os discos rígidos IDE, cuja fabricação está sendo descontinuada, utilizam
uma interface com a placa-mãe de 40 pinos. Com isso, se faz necessário
o uso de um cabo flat com muitas vias de transmissão. Utilizar muitas
vias em um cabo é um problema devido à interferência eletromagnética,
que precisa ser tratada. Com o advento de unidades IDE mais rápidas,
tornou-se necessário construir cabos flats mais finos e com mais vias,
a fim de eliminar os ruídos. Assim, para instalação de discos IDE com
interface ATA-7 é necessário um cabo de 80 vias, denominado cabo
ATA-66. A figura 41 apresenta à esquerda um cabo FLAT ATA-66 de
80 vias e à direita um cabo FLAT de 40 vias UDMA/33.
Já falamos que os discos rígidos IDE também precisam ser configurados
de acordo com sua prioridade, que pode ser MASTER ou SLAVE. O
esquema de jumpers para esta configuração é mostrado na figura 48.
Figura 48: HD indicando como configurar
seu jumper para MASTER ou SLAVE
Jumper: uma minúscula peça de metal envolvida em
plástico, responsável por fazer uma ponte entre circuitos
de modo a configurar um equipamento de forma manual.
Os jumpers ainda são muito utilizados, mas gradualmente
estão sendo substituídos por configurações de software.
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Figura 49: HD mostrando as interfaces IDE (E),
esquema de jumpers (C) e interface de alimentação (D).
5.5.4. Disco Rígido SATA
Os discos SATA possuem interface de conexão muito mais simples.
Permitem taxas de até 3 Gb/s no padrão SATA-II. Como a interface de
conexão com a placa-mãe é serial, não existe o problema de
interferências eletromagnéticas entre os pares. Assim, pode-se atingir
altas taxas de transmissão para o circuito da placa-mãe. Ao contrário
dos HD IDE, o padrão SATA permite apenas uma unidade por canal.
Assim, em alguns casos, os jumpers presentes no HD SATA são
utilizados para configurar qual padrão SATA será utilizado.
Existem basicamente dois padrões de discos rígidos SATA:
a) SATA, SATA 1, SATA-I ou SATA/150: se comunicam a uma taxa de 1,5 gigabits por segundo (Gbit/s).
b) SATA-II, ou SATA 2: com taxas de até 3 Gbit/s.
Figura 50: um HD SATA mostrando as interfaces
de conexão de alimentação e interface de dados
Página 77
5.5.5. MTBF dos discos rígidos
Duas informações que constam nas especificações dos HD e que são
frequentemente mal entendidas são o MTBF e o service life, que se
destinam a dar uma idéia estimada da confiabilidade do HD.
MTBF significa Mean Time Between Failures ou “tempo médio entre
falhas”. A maioria dos HDs de baixo custo, destinados ao mercado
doméstico, possuem MTBF de 300.000 ou 600.000 horas, enquanto os
modelos high-end, ou destinados a servidores, normalmente ostentam
um MTBF de 1.200.000 horas.
Complementando as características, temos o service life ou component
design life, que normalmente é de 5 anos. O service life indica o tempo
de vida útil estimado da unidade.
5.5.6. SSDs e HHDs
Além da popularização dos pen drives e cartões, a queda no preço da
memória flash possibilitou o surgimento dos primeiros SSDs ou Solid
State Disks (discos de estado sólido) de grande capacidade. Um SSD é
um “HD” que utiliza chips de memória flash no lugar de discos
magnéticos. Eles são projetados para substituírem diretamente o HD,
conectados a uma porta SATA ou IDE.
Embora as taxas de transferência sejam comparáveis às
de um HD modesto, os SSDs oferecem tempos de acesso
extremamente baixos, o que melhora o desempenho
consideravelmente em uma grande gama de aplicativos
e reduz bastante o tempo de boot. Os SSDs oferecem
também a vantagem de consumirem menos eletricidade,
serem mais resistentes mecanicamente (por não possuírem
partes móveis), além de serem completamente silenciosos.
Figura 51: um disco do tipo SSD
Fonte: Guia do Hardware. http://www.guiadohardware.net. Acesso em 15/01/2009
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Um meio termo entre os SSDs e os HDs tradicionais são os HHDs
(Hybrid Hard Drives, ou HDs híbridos), que são HDs tradicionais que
incorporam chips de memória flash, usados como um buffer de dados.
Todos os HDs atuais incluem uma pequena quantidade de memória
SDRAM (ou SRAM), usada como cache de disco. O cache é bastante
rápido, mas é limitado por dois fatores: é muito pequeno (16 MB na
maioria dos HDs atuais) e perde os dados armazenados quando o micro
é desligado.
Em um HHD é usada uma quantidade generosa de memória flash (512
MB ou mais), com duas funções principais: (1) armazenar dados
frequentemente acessados (de forma que eles continuem disponíveis
depois de desligar o micro e possam ser usados no próximo boot) e (2)
servir como um buffer de dados (permitindo que arquivos sejam salvos
na memória flash e copiados para os discos magnéticos quando for mais
conveniente).
5.5.7. Unidades de leitura e gravação ótica
Muito utilizadas para multimídia, as unidades óticas são excelentes
opções quando se trata de volumes de dados maiores e que precisam
ser carregados num meio físico mais confiável. Pen drives podem conter
grandes volumes de dados, entretanto há problemas com a sua
confiabilidade e não são comparativamente tão baratos. Essa lacuna é
preenchida pelas unidades óticas de gravação de CD e DVD. As unidades
óticas, assim como os discos rígidos, apresentam interfaces de conexão
à placa-mãe IDE ou SATA.
5.5.7.1. CD-RW
Os gravadores de CD são muito práticos para fazer backup de grandes
quantidades de dados, transportar arquivos ou programas e duplicar CDs
de áudio ou dados, tarefas para as quais apresentam um excelente custobenefício, considerando-se o baixo custo das mídias virgens. A figura
23 mostrou um gravador de CD interno.
Existem dois tipos de CDs:
a) CD-R: pode ser gravado apenas uma vez.
b) CD-RW: chamado de CD regravável, pode ser apagado
e gravado; alguns fabricantes dizem que até 1000 vezes.
Os gravadores CD-RW carregados com mídia CD-RW
podem chegar às seguintes velocidades de gravação:
a) 10x = 1,46 MB/s
b) 16x = 2,34 MB/s
c) 24x = 3,51 MB/s
d) 32x = 4,68 MB/s
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Carregados com mídia CD-R, podem atingir as seguintes
velocidades de gravação:
a) 16x = 2,34 MB/s
b) 40x = 5,85 MB/s
c) 48x = 7,03 MB/s
5.5.7.2. DVD-RW
Os gravadores de DVD permitem gravar ou duplicar DVDs com dados
ou filmes (usando o software adequado e respeitando as capacidades
máximas). Gravam volumes de dados bem maiores do que os gravadores
de CD. As mídias de DVD-R podem armazenar até 4 GB de dados; os
DVDs de dupla camada e dupla face podem armazenar até
aproximadamente 16 GB de dados. A figura 24 mostrou um gravador
de DVD interno.
Os gravadores DVD-RW carregados com mídia DVDRW podem chegar às seguintes velocidades de gravação:
a) 4 x = 5,28 MB/s,
b) 6x = 7,92 MB/s.
Carregados com mídia DVD-R, podem atingir as
seguintes velocidades de gravação:
a) 8x = 10,56 MB/s,
b) 16x = 21,12 MB/s,
c) 20x = 26,4 MB/s.
5.6. VÍDEO E PLACAS 3D
A função da placa de vídeo é preparar as imagens que serão exibidas
no monitor. As placas de vídeo e monitores evoluíram muito nestas
duas últimas décadas, partindo dos monitores verdes só para caracteres
até as imagens coloridas com alta definição atuais.
5.6.1. Monitores CRT e LCD
Os fatores que diferenciam os modelos de monitores à venda no mercado
são, basicamente: o tamanho, o Dot Pitch (o tamanho dos pontos que
compõem a tela), as resoluções suportadas e a taxa máxima de atualização
da imagem.
O tamanho do monitor é medido em polegadas. Os monitores de 15, 17
e 19 polegadas são os mais tradicionais. Essa medida refere-se à distância
entre os extremos diagonais da tela.
Os monitores são formados por pequenos pontos que compõem a imagem
na tela: são os Dot Pitch. Cada uma dessas pequenas estruturas possui
Página 80
um ponto verde, um azul e outro vermelho, que são as cores básicas. O
que define a qualidade da imagem é a distância entre essas tríades: quanto
menor a distancia entre eles, melhor será a qualidade da imagem, pois
ela será formada por uma quantidade maior de pontos. Uma medida
comum são os monitores com Dot Pitch de 0,22 e 0,19 mm.
Pixel: é o menor elemento num dispositivo de exibição
ao qual é possível atribuir-se uma cor. De uma forma
mais simples, um pixel é o menor ponto que forma uma
imagem digital, sendo que o conjunto de milhares de
pixels formam a imagem inteira.
Figura 52: vários pixels formando o “P8”
Os monitores CRT utilizam um princípio bastante simples, fundamentalmente a mesma tecnologia usada nas TVs desde a década de 1930.
Um canhão de elétrons bombardeia as células de fósforo que recobrem
a tela, fazendo com que elas se iluminem em diferentes intensidades
(de acordo com a intensidade da descarga recebida), formando a imagem. [Morimoto, 2007].
Os monitores LCD (Liquid Cristal Display – monitores de cristal
líquido) já vêm há várias décadas sendo usados em computadores
portáteis. Atualmente vemos uma popularização desta tecnologia
também no mercado de computadores de mesa.
Os monitores de cristal líquido são muito mais finos e possuem uma
tela realmente plana, o que elimina as distorções de imagem causadas
pelas telas curvas dos monitores CRT e aumenta a área útil do monitor,
já que não há espaços desperdiçados nos cantos da imagem.
Os monitores LCD também gastam menos eletricidade.
Enquanto um monitor CRT de 14 polegadas consome por
volta de 90 W e um de 17 polegadas por volta de 110 W,
um LCD dificilmente ultrapassa a marca dos 40W. Outra
vantagem é que estes monitores emitem uma quantidade
menor de radiação nociva (praticamente nenhuma em
alguns modelos), o que os torna especialmente atraentes
para quem fica muito tempo em frente ao monitor.
Página 81
5.6.2. Placas de vídeo 3D (GPU)
A exibição de imagens exige tanto processamento que as placas de vídeo
passaram a incorporar uma GPU (Graphics Process Unit – Unidade
de Processamento Gráfico): um processador especializado em executar
os cálculos para exibição gráfica (ou de imagens). Já explicamos este
processo de exibição gráfica no item 4.5.1. Além disso, as placas de
vídeo de alta performance (desempenho) passaram a ter uma grande
quantidade de memória RAM colocada na própria placa de vídeo e
passaram a dispor de acesso ao barramento (PCI-e ou AGP).
As GPUs hoje estão incorporadas às conhecidas placas
de vídeo para jogos, segmento em que a Nvidia se
destaca com o modelo Geforce.
Figura 53: uma GPU incorporada a uma placa de vídeo
5.6.2.1. Memória
Numa placa de vídeo 3D a quantidade de memória é um dos fatores
determinantes da performance da placa. O motivo é simples: se as
texturas a serem usadas pelo jogo não couberem na memória da placa,
terão que ser armazenadas na memória RAM principal (do micro) e
lidas usando o barramento que a placa usa. Isto, evidentemente, causará
um atraso na leitura dos dados para processamento da imagem.
Observe as características técnicas de uma placa de vídeo
muito conhecida (uma 8500 GT da Nvidia):
a) Resolução Digital Máxima 2560 x 1600 (display),
b) Saídas: DVI-I (Dual-Link), VGA, HDTV,
c) Tecnologia NVIDIA SLI para proporcionar o dobro
de desempenho,
d) Tipo de Memória: DDR2,
e) Chipset: GeForce 8500GT,
f) Clock do núcleo: 450 MHz,
Página 82
g)
h)
i)
j)
Clock da memória: 400 MHz,
Quantidade de memória: 512 MB,
Interface de memória:128-bit,
Largura de banda da memória (GB/s): 12.8.
Observe no quadro acima que as placas de vídeo possuem memórias
com as mesmas características das memórias que equipam as placasmãe, como tipo (DDR2) e interface de memória (128 bits).
Interface de memória: é quantidade de bits que podem
ser acessadas de uma só vez pelo processador do sistema,
podendo ser uma CPU ou GPU.
5.6.2.2. Clock da GPU (Graphic Process Unit)
Assim como os processadores dos computadores (CPU), a GPU possui
um clock associado. Geralmente, quanto maior o clock maior o
desempenho da placa. Mas isso não é uma regra. A placa precisa ter vários
outros recursos associados para permitir uma boa renderização em tempo
real. No caso da 8500 GT mostrada no exemplo, o clock é de 450 Mhz.
5.6.2.3. GPUs Nvidia
O termo “renderizar” (do inglês “to render”) vem sendo
usado na computação gráfica, significando converter
uma série de símbolos gráficos num arquivo visual, ou
seja, “fixar” as imagens num vídeo, convertendo-as de
um tipo de arquivo para outro, ou ainda “traduzir” de
uma linguagem para outra.
Nvidia é uma empresa norte-americana que fabrica peças de computador
e é mais popularmente conhecida por sua série de placas de vídeo GeForce.
A popular série de GPUs GeForce existe desde 1999 e tornou a Nvidia
umas das líderes na criação de aceleradores gráficos do mundo. Uma
GPU Nvidia foi mostrada na figura 53.
Quadro evolutivo das GPUs Geforce:
• GeForce 4: esta série é especial. Está dividida em
GeForce4 comum (DirectX 8.1, OpenGL 1.5) e em
Geforce4 MX, que usa o mesmo processador gráfico da série GeForce2.
• GeForce FX: DirectX 9 e OpenGL 1.5. Foi criada
mais tarde a série PCX, que inseria o novo barramento PCI-Express em algumas placas da série FX.
Página 83
• GeForce 6: DirectX 9.0c, OpenGL 2.0. Traz melhoras no consumo elétrico e introduz a tecnologia SLI,
que permite o uso de duas placas de vídeo ao mesmo
tempo, aumentando, portanto, o desempenho.
• GeForce 7: DirectX 9.0c, OpenGL 2.0. Contém também o SLI, mas desta vez traz suporte às novas tecnologias para anti-aliasing, que é a suavização dos
contornos das figuras renderizadas na tela.
• GeForce 8: DirectX 10, OpenGL 2.0. Conta com
suporte à memória GDDR4, Shader Model 4.0,
NVIDIA® PureVideo™ e SLI. Lançadas em novembro de 2006.
OpenGL: é um conjunto de algumas centenas de funções,
que fornecem acesso a praticamente todos os recursos
do hardware de vídeo.
DirectX: é uma coleção de APIs (Aplication Program
Interface – Interface do Programa de Aplicação) que
tratam de tarefas relacionadas à programação de jogos
para o sistema operacional Microsoft Windows.
SLI: é uma tecnologia da Nvidia que permite o uso de
placas do tipo DUAL, ou seja, duas placas de vídeo
processando conjuntamente.
5.6.2.4. GPU Radeon
Radeon é a marca de aceleradores gráficos 3D criada pela ATI
Technologies em 2000. Atualmente a ATI é controlada pela empresa
de processadores que já conhecemos, a AMD. Podem ser separados
em quatro diferentes grupos, que podem ser diferenciados pela versão
Direct3D que implementam. Distinções mais específicas podem ser
feitas quanto aos recursos, quantidade de memória, frequência de
processamento e memória.
Quadro evolutivo das GPUs ATI Radeon (alguns):
• Radeon X1950 GT PCIe x16, 512MB GDDR3
500 Mhz
• Radeon X1950 Pro PCIe x16, AGP 8X 256 MB,
512 MB ambos GDDR3 e 575 Mhz de clock
• Radeon X1950 XT PCIe x16, AGP 8x 256MB
625 Mhz GDDR3.
• Radeon X1950 XTX PCIe x16 512 MB GDDR4
650 Mhz
Página 84
5.6.2.5. GPU Integrada à placa mãe
Atualmente é muito comum encontrar placas-mãe com vídeo integrado,
o que reduz o custo final do computador. Essas placas possuem
GPU 3D, entretanto geralmente são de baixo desempenho para jogos
e alguns programas gráficos. O custo final da placa-mãe deve ser
ponderado com o uso do computador para decidir se deve ou não ser
adquirida em separado a placa aceleradora de vídeo.
No caso do vídeo onboard, o chipset da controladora
de vídeo passa a fazer parte do chipset da placa mãe.
Assim, ao invés de dois chips, é produzido apenas um,
barateando o conjunto.
O grande problema neste caso é o que fazer com a memória de vídeo:
não dá para integrar memória no chipset da placa mãe. A solução
encontrada foi passar a compartilhar a própria memória RAM do sistema
entre o processador e o chipset de vídeo. Com isto, o vídeo onboard
acaba tendo o custo bem reduzido, pois, além de aproveitar o mesmo
encapsulamento do chipset, também passa a utilizar a memória RAM,
que já estaria lá de qualquer maneira.
As placas-mãe com vídeo integrado têm em seu painel
traseiro um conector do tipo VGA, ou, em alguns casos,
DVI.
5.6.2.6. Conectores VGA e DVI
São interfaces às quais se conectam os monitores, projetores, ou outro
qualquer dispositivo de saída compatível. Basicamente existem dois
conectores para saída de vídeo:
a) Conector VGA (Vídeo Graphics Array ou Matriz de Vídeo Gráfico):
possui interface de 15 pinos e está disposta em tipos M (macho) e
F (fêmea). As interfaces fêmeas localizam-se próximo a circuitos
GPU enquanto as interfaces macho são localizados nos dispositivos
de saída, como os monitores.
b) Conector DVI: é um padrão de interface de vídeo criado para
melhorar a qualidade dos dispositivos de vídeo digitais, como
monitores LCD e projetores digitais. Esse padrão foi projetado para
transportar dados digitais não comprimidos para o vídeo.
Figura 54: conector VGA fêmea
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Figura 55: conector DVI macho
5.7. OUTROS DISPOSITIVOS
5.7.1. Placas de som
O som é um sinal analógico. Um micro PC não pode trabalhar com sinais
analógicos e tentar representar sons reais na forma de sequências de uns
e zeros como nos sons gerados pelo speaker; a qualidade seria horrível.
O responsável por transformar os sons digitais em ondas analógicas e
vice-versa é a placa de som. Atualmente, todas as placas-mãe vêm com
placas de som integradas. Isso pode ser visto no painel traseiro da placa.
Figura 56: uma placa de som PCI 5 Canais
5.7.2. Placas de rede
O primeiro componente de uma rede é justamente a placa de rede. Além
de funcionar como um meio de comunicação, a placa de rede
desempenha várias funções essenciais, como a verificação da integridade
dos dados recebidos e a correção de erros. Atualmente, as placas mais
comuns são as placas Ethernet 10/100 Mbps. É através dela que podemos
utilizar o que chamamos de internet banda larga oferecido com nomes
comerciais, como Velox e Speed, por exemplo.
Atualmente as placas de rede que estão em evidência,
por possuírem maior desempenho, são as placas de rede
Gigabit. O nome vem das velocidades que suporta: 10,
100, 1000 Mbps. Podem vir no padrão de slot PCI ou
PCI-e 1x ou simplesmente vir integrada na própria placamãe, junto ao seu painel traseiro.
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5.7.3. Placas de fax/modem
Os modems tiveram um papel essencial no desenvolvimento e
popularização da Internet, já que são aparelhos relativamente baratos
que permitem a qualquer um que tenha um micro e uma linha telefônica
acessar a rede pagando apenas uma ligação local. Sem eles a Internet
jamais teria se tornado tão popular como é hoje. Porém, estão sendo
substituídos pelas placas de rede para o acesso banda larga.
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