1 A Ementa da Disciplina Técnicas de Manutenção de

Transcrição

A Ementa da Disciplina Técnicas de Manutenção de Computadores possui como
elementos: Fundamentos de Eletricidade, Gabinetes, Fontes de Alimentação, Cd-Rom,
Dvd, Processadores, Memória Ram, Placa Mãe, Cooler, Setup, Instalação de Drivers e
Sistemas Operacionais.
Iremos iniciar nosso curso com os elementos para a montagem de um computador e
identificando os itens que o compõe. Nas aulas posteriores, através de aulas expositivas,
pesquisas e seminários iremos alcançar os conhecimentos necessários sobre a disciplina.
Montagem de Computadores
Ítens que serão necessarios:
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08
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-
Um monitor de 14, 15, 17, 19 ou 21 polegadas
Um teclado
Um mouse
Um gabinete ATX (o mais utilizado hoje em dia, e, 300W já é o suficiente)
Uma placa mãe
Um processador
Um HD ( de qualquer capacidade, marca e modelo)
Pente de Memória RAM
Um drive de Cd-Rom
Um estabilizador
A primeira coisa ser feita é abrir a tampa lateral do gabinete: desparafuse-a e puxe-a deslizando ao lado
contrário do gabinete. Depois de aberto verá uma chapa de metal dentro do gabinete: desparafuse-a e
retire-a também para termos espaço suficiente para trabalhar. Agora encaixaremos a placa-mãe nesta
chapa de metal .
Posicione os furos da placa mãe com a chapa de metal, pegando os parafusos da placa mãe e parafusandoos, unindo a placa mãe junto da chapa de metal. Você também poderá utilizar espaçadores e parafusos
hexagonais. Veja o esquema de chapa de metal: ao lado são os espaçadores e parafusos hexagonais.
Luiz Claudio Ferreira de Souza
E-mail: [email protected]
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A parte pontiaguda deve ser encaixada nos furos apropriados na placa-mãe, enquanto a cabeça deve ser
encaixada nas fendas da chapa do gabinete.
Depois da placa-mãe estar fixa e firme nesta chapa de metal, é hora de voltar com ela para dentro do
gabinete. Isso é um processo muito simples: localize os furos do gabinete e alinhe-os com os furos da
chapa de metal. Parafuse-os e verifique se está firme e que não há nada entre a chapa e a placa mãe e
ligue os cabos de força da fonte na placa mãe. O conector está próximo à bateria que a placa mãe possui.
Agora vamos instalar o HD:
Encaixe o HD numa baia disponível no gabinete. Veja abaixo uma baia com um gabinete já instalado e o
esquema da parte de trás do HD:
Pegue o Flat Cable e ligue com o friso vermelho voltado para a direita. Agora pegue o cabo de força e
ligue em "Power supply connector". A ligação do Cd-Rom é igual ao do HD- apenas pegue-o e ligue-o no
segundo conector do Flat Cable. Por fim, ligue o cabo de força.
A ligação do drive de disquete é igual ao do HD, apenas pegue o Flat Cable (aquele mais fino e trançado)
e ligue-o. Não esqueça do cabo de força. Vamos encaixar o pente de memória: localize o slot dos pentes
de memória e faça como na figura:
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A posição que é colocada na placa mãe depende das fendas do pente de memória.Veja na figura e alinheas com a placa mãe:
Basicamente está montado o computador - mas ainda faltam os leds. Verifique no manual da placa mãe
onde está localizado os pinos para os leds e ligue-os conectando-os corretamente (no próprio conector do
led está escrito a função, basta localizar o encaixe na placa mãe).
O computador está montado internamente ! Dê uma olhada de como ficaria o esquema do computador
montado abaixo (nenhuma montagem será igual pois cada placa mãe tem seus dispositivos e localização
diferentes, mas dá para ter uma boa idéia de como ficará)
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Pegue a tampa lateral do gabinete e feche-o. Parafuse a tampa e agora ligue os cabos de força, impressora,
mouse, teclado e monitor.
Gabinetes
* Interior de gabinetes
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* Diferenças básicas entre Gabinete AT e ATX
Quando é referenciado o termo gabinete, é claro que se trata da caixa que envolve seu computador
e protege os componentes internos do equipamento.
Além disso, é possível considerar a fonte de alimentação do computador, como parte integrante do
gabinete, como se ambos fossem uma única peça.
As siglas AT e ATX servem, também, como forma de identificar a placa-mãe quanto ao tipo de
gabinete que a mesma foi criada e projetada. Outro dado importante é que os padrões AT e ATX são
usados tanto para gabinetes no formato torre, quanto para gabinetes em formato horizontal.
Veja abaixo:
- Gabinete AT
O termo “AT” é a sigla para Advanced Tecnology. Trata-se de um tipo de gabinete antigo, sendo
cada vez mais difícil encontrar computadores nesse padrão.
Seu uso foi constante e forte no mercado por volta de 1983 até 1996. Um dos fatos que
contribuíram para que o padrão AT deixasse de ser usado, é o espaço interno pequeno, que com a grande
quantidade de cabos do computador, dificultavam a circulação de ar, bem como prejudicava a troca de
peças e manutenção levando, em alguns casos, a danos na máquina.
Isso exigia grande habilidade do montador para aproveitar o espaço disponível da melhor maneira
possível.
O conector de alimentação da fonte AT, deve ser ligada na placa-mãe, é composta por dois plugs –
cada um com seis pinos -, devem ser encaixados lado a lado, sendo que os fios de cor preta de cada um
precisam ficar localizados no meio (observe a imagem abaixo). Se esse cabo for ligado em uma ordem
errada, a placa-mãe terá grande chance de ser danificada e queimada.
Nas placas-mãe AT, o conector do teclado segue o padrão DIN e o mouse utiliza saída serial.
Os conectores das portas paralela e serial não são encaixados diretamente na placa. Eles ficam
disponíveis num adaptador, que são ligados na parte de trás do gabinete e conectados à placa-mãe através
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de um cabo. No gabinete ATX, essas portas, assim como outras, são ligadas diretamente na placa-mãe,
sem a necessidade de cabos.
- Figura do cabo de conexão de energia tipo “AT”
Nos computadores modernos, há um recurso muito útil: o de desligamento automático, onde basta
o usuário desligar a máquina pelo seu sistema operacional e o equipamento se desligará sozinho.
Já no padrão AT, é necessário desligar o computador pelo sistema operacional, aguardar um aviso
de que o computador já pode ser desligado e clicar no botão "Power" presente na parte frontal do
gabinete. Isso ocorre devido uma limitação das fontes AT, que não foram projetadas para fazer uso do
recurso de desligamento automático.
Observe na figura abaixo uma ilustração abaixo de um conector de teclado na placa mãe AT.
- Gabinete AT
O termo ATX é a sigla para Advanced Tecnology Extendend. Pelo nome, é possível notar que se
trata do padrão da tecnologia AT pouco mais avançado.
Um dos principais desenvolvedores do ATX foi a empresa Intel. Desde o início, o objetivo do
ATX foi solucionar os problemas do padrão AT (mencionados no tópico anterior). O padrão apresenta
uma série inovações e melhorias em relação ao seu antecessor. A grande parte dos computadores novos
vem baseado neste padrão.
Umas das principais características do ATX estão o espaço interno com melhores
dimensionamentos de espaço, proporcionando uma ventilação adequada, conectores de teclado e mouse
no formato tipo PS/2 – são conectores menores e mais fáceis de encaixar -, conectores serial e paralelo
ligados diretamente na placa-mãe, sem a necessidade de cabos, melhor posicionamento do processador.
Com relação à fonte de alimentação houve melhoras significativas. Estas melhorias começam pelo
conector de energia ligado à placa-mãe. Ao contrário do padrão AT, nele não é possível encaixar o plug
de forma invertida. Cada "furo" do conector tem um formato, que impede o usuário ou técnico faça
encaixe de forma errada.
Observe a figura abaixo conector alimentação ATX:
Muitas vezes os gabinetes compactos oferecem dificuldades para a instalação da placa de CPU.
Em alguns modelos mini-torre é preciso remover uma tampa inferior. Em outros casos é preciso retirar a
bandeja na qual são fixos o drive de disquetes e o disco rígido. Em outros casos é preciso remover a chapa
lateral do gabinete, na qual é montada a placa de CPU.
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Gabinetes verticais são produzidos com diversas alturas. A diferença entre eles é bastante sutil. O
compartimento para a instalação das placas é o mesmo.
O que tem variação é o número de locais para a instalação de drives. Nos gabinetes maiores, os
drives e a fonte de alimentação podem ficar mais afastados da placa de CPU. Além de apresentar maior
espaço interno, este gabinete possui locais para instalação de vários drives, e locais para instalação de
ventiladores adicionais.
Veja um gabinete torre grande:
* Identificando os conectores da placa mãe ATX
1 – Conectores para mouse e teclado.
2 – Porta USB
3 – Porta COM
4 – Conector onboard da placa de vídeo
5 – Conectores de caixas de som
6 – Porta de jogos
7 – Porta Paralela
Fontes de Alimentação
A fonte de alimentação é o dispositivo responsável por fornecer energia elétrica aos componentes de um
computador. Portanto, é um tipo de equipamento que deve ser escolhido e manipulado com cuidado,
afinal, qualquer equívoco pode resultar em provimento inadequado de eletricidade ou em danos à
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máquina. Aqui, você conhecerá as principais características das fontes, como tensão, potência, PFC,
eficiência, tipos de conectores, entre outros. O foco do estudo serão as fontes do tipo ATX, por esse ser o
tipo mais popular.
Como já dito, as fontes de alimentação são equipamentos responsáveis pelo fornecimento de energia
elétrica aos dispositivos dos computadores. Para isso, convertem corrente alternada (AC - Alternating
Current) - grossamente falando, a energia recebida por meio de geradores, como uma hidroelétrica - em
corrente contínua (DC - Direct Current), uma tensão apropriada para uso em aparelhos eletrônicos.
Assim, a energia que chega nas tomadas da sua casa em 110 V (Volts) ou 220 V é transformada em
tensões como 5 V e 12 V.
Os computadores usam fontes de alimentação do tipo chaveada. Trata-se de um padrão que faz uso de
capacitores e indutores no processo de conversão de energia e recebe esse nome por possuir, grossamente
falando, um controle de chaveamento que "liga e desliga" a passagem de energia de forma a gerar e fixar
uma tensão de saída. Há também uma categoria chamada fonte linear, mas esse tipo não se mostra
adequado aos computadores por vários motivos, entre eles, tamanho físico e peso elevado, além de menor
eficiência (conceito que será explicado neste texto), uma vez que fontes chaveadas utilizam um "excesso"
de energia para manter sua tensão de saída, gerando também mais calor. Nas fontes chaveadas isso não
ocorre porque esse tipo simplesmente desativa o fluxo de energia em vez de dissipar a "sobra". Além
disso, fontes chaveadas também exigem menor consumo, pois utilizam praticamente toda a energia que
"entra" no dispositivo.
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Por se tratar de um equipamento que gera campo eletromagnético (já que é capaz de trabalhar com
frequências altas), as fontes devem ser blindadas para evitar interferência em outros aparelhos e no
próprio computador.
Antes de ligar seu computador na rede elétrica, é de extrema importância verificar se o seletor de
voltagem da fonte de alimentação corresponde à tensão da tomada (no Brasil, 110 V ou 220 V). Se o
seletor estiver na posição errada, a fonte poderá ser danificada, assim como outros componentes da
máquina. Menos comuns, há modelos de fontes que são capazes de fazer a seleção automaticamente.
Padrões de fontes de alimentação
Assim como qualquer tecnologia produzida por mais de um fabricante, as fontes de alimentação devem
ser fornecidas dentro de padrões estabelecidos pela indústria de forma a garantir sua compatibilidade com
outros dispositivos e o seu funcionamento regular. No caso das fontes, o padrão mais utilizado nos dias de
hoje é o ATX (Advanced Tecnology Extendend), que surgiu em meados de 1996 e que também especifica
formatos de gabinetes de computadores e de placas-mãe.
Com essa padronização, uma pessoa saberá que, ao montar uma computador, a placa-mãe se encaixará
adequadamente no gabinete da máquina, assim como a fonte de alimentação. Também haverá certeza de
provimento de certos recursos, por exemplo: as fontes ATX são capazes de fornecer tensão de 3,3 V,
característica que não existia no padrão anterior, o AT (Advanced Tecnology). O padrão ATX, na
verdade, é uma evolução deste último, portanto, adiciona melhorias em pontos deficientes do AT. Isso
fica evidente, por exemplo, no conector de alimentação da placa-mãe: no padrão AT, esse plugue era
dividido em dois, podendo facilmente fazer com que o usuário os invertesse e ocasionasse danos. No
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padrão ATX, esse conector é uma peça única e só possível de ser encaixada de uma forma, evitando
problemas por conexão incorreta.
As fontes ATX também trouxeram um recurso que permite o desligamento do computador por software.
Para isso, as fontes desse tipo contam com um sinal TTL (Transistor-Transistor Logic) chamado PS_ON
(Power Supply On). Quando está ligada e em uso, a placa-mãe mantém o PS_ON em nível baixo, como
se o estive deixando em um estado considerado "desligado". Se a placa-mãe estiver em desuso, ou seja,
não estiver recebendo as tensões, deixa de gerar o nível baixo e o PS_ON fica em nível alto. Esse sinal
pode mudar seu nível quando receber ordens de ativação ou desativação de determinados recursos, por
exemplo:
- Soft Power Control: usado para ligar ou desligar a fonte por software. É graças a esse recurso que o
sistema operacional consegue desligar o computador sem que o usuário tenha que apertar um botão para
isso;
- Wake-on-LAN: permite ligar ou desligar a fonte por placa de rede.
O sinal PS_ON depende da existência de outro: o sinal +5 VSB ou Standby. Como o nome indica, esse
sinal permite que determinados circuitos sejam alimentados quando as tensões em corrente contínua estão
suspensas, mantendo ativa apenas a tensão de 5 V. Em outras palavras, esse recurso é o que permite ao
computador entrar em "modo de descanso". É por isso que a placa de vídeo ou o HD, por exemplo, pode
ser desativado e o computador permanecer ligado.
Há também outro sinal importante chamado Power Good que tem a função de comunicar à máquina que a
fonte está apresentando funcionamento correto. Se o sinal Power Good não existir ou for interrompido,
geralmente o computador desliga automaticamente. Isso ocorre porque a interrupção do sinal indica que o
dispositivo está operando com voltagens alteradas e isso pode danificar permanentemente um
componente. O Power Good é capaz de impedir o funcionamento de chips enquanto não houver tensões
aceitáveis. Esse sinal, na verdade, existe desde padrão AT. No caso do padrão ATX, sua denominação é
PWR_OK (Power Good OK) e sua existência se refere às tensões de +3,3 V e de +5 V.
Como se trata de uma padrão relativamente antigo, o ATX passou - e passa - por algumas mudanças para
se adequar a necessidades que foram - e vão - aparecendo por conta da evolução tecnológica de outros
dispositivos. Com isso, surgiram várias versões:
- ATX12V 1.x: essa nova especificação surgiu em meados de 2000 e consiste, basicamente, em um
conector adicional de 12 V formado por 4 pinos, e outro, opcional, de 6 pinos e tensão de 3,3 V ou 5 V.
Essa versão foi sofrendo pequenas revisões ao longo do tempo. A última, a 1.3, teve como principal
novidade a implementação de um conector de energia para dispositivos SATA;
- ATX12V 2.x: série de revisões que lançou um conector para a placa-mãe de 24 pinos (até então, o
padrão era 20 pinos) e adicionou, na versão 2.2, um plugue para placas de vídeo que usam o slot PCI
Express, recurso necessário devido ao alto consumo de energia desses dispositivos. Neste padrão, o
conector opcional de 6 pinos foi removido;
- EPS12V: especificação muito parecida com a série ATX12V 2.x, definida pela SSI (Server System
Infrastructure) inicialmente para ser aplicada em servidores. Seu principal diferencial é a oferta de um
conector adicional de 8 pinos (que pode ser uma combinação de dois conectores de 4 pinos) e um
opcional de 4. Para atender de forma expressiva o mercado, muitos fabricantes oferecem fontes que são,
ao mesmo tempo, ATX12V v2.x e EPS12V.
Vale frisar que há ainda vários outros formatos menos comuns para atender determinadas necessidades,
como variações do ATX (EATX, microATX, etc), EBX, ITX (e suas versões), entre outros.
Com tantos padrões, você pode estar se perguntando qual escolher, não é mesmo? Essa decisão pode ser
mais fácil do que parece. Via de regra, se você está montando um computador novo, com componentes
totalmente recentes, basta escolher o último padrão disponível, que muito provavelmente será o mais fácil
de se encontrar no mercado. Em caso de dúvida, basta consultar a descrição de sua placa-mãe para ver
qual padrão ela utiliza e checar se a fonte pela qual você se interessa oferece suporte a essa especificação.
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Tensões das fontes de alimentação
Os dispositivos que compõem um computador são tão variados que requerem níveis diferentes de tensão
para o seu funcionamento. Por isso, as fontes de alimentação fornecem, essencialmente, as seguintes
tensões: +3,3 V, +5 V, +12 V, -5 V e -12 V (as antigas fontes AT não oferecem a tensão de +3,3 V). As
saídas de +3,3 V e +5 V são mais direcionadas a dispositivos menores, como chips de memória. A tensão
de +12 V é utilizada por dispositivos que consomem mais energia, tais como aqueles que contam com
"motores", como HDs (cujo motor é responsável por girar os discos) e drives de DVD ou Blu-ray (que
possuem motores para abrir a gaveta e para girar o disco). As tensões de -5 V e -12 V são pouco
utilizadas - serviam ao antigo barramento ISA, por exemplo.
É claro que há dispositivos que exigem voltagens menores. Memórias RAM do tipo DDR3, por exemplo,
podem trabalhar com +1,5 V. Para esses casos, a placa-mãe conta com reguladores que convertem uma
saída de voltagem da fonte de alimentação para a tensão necessária ao componente em questão.
Potência das fontes de alimentação
Esse é o aspecto mais considerado por qualquer pessoa na hora de comprar uma fonte. E deve ser mesmo.
Se adquirir uma fonte com potência mais baixa que a que seu computador necessita, vários problemas
podem acontecer, como desligamento repentino da máquina ou reinicializações constantes. O ideal é
optar por uma fonte que ofereça uma certa "folga" neste aspecto. Mas escolher uma requer alguns
cuidados.
O principal problema está no fato de que algumas fontes, principalmente as de baixo custo, nem sempre
oferecem toda a potência que é descrita em seu rótulo. Por exemplo, uma fonte de alimentação pode ter
em sua descrição 500 W (Watts) de potência, mas em condições normais de uso pode oferecer, no
máximo 400 W. Acontece que o fabricante pode ter atingindo a capacidade de 500 W em testes
laboratoriais com temperaturas abaixo das que são encontradas dentro do computador ou ter informado
esse número com base em cálculos duvidosos, por exemplo. Por isso, no ato da compra, é importante se
informar sobre a potência real da fonte.
Para isso, é necessário fazer um cálculo que considera alguns aspectos, sendo o mais importante deles o
conceito de potência combinada. Antes de compreendermos o que isso significa, vamos entender o
seguinte: como você já viu, no que se refere às fontes ATX, temos as seguintes saídas: +3,3 V, +5 V, +12
V, -5 V e -12 V. Há mais uma chamada de +5 VSB (standby). O fabricante deve informar, para cada uma
dessas saídas, o seu respectivo valor de corrente, que é medido em ampères (A). A definição da potência
de cada saída é então calculada multiplicando o valor em volts pelo número de ampères. Por exemplo, se
a saída de +5 V tem 30 A, basta fazer 5x30, que é igual a 150. A partir daí, resta fazer esse cálculo para
todas as saídas e somar todos os resultados para conhecer a potência total da fonte, certo? Errado! Esse,
aliás, é um dos cálculos duvidosos que alguns fabricantes usam para "maquiar" a potência de suas fontes.
É aí que entra em cena a potência combinada. As saídas de +3,3 V e +5 V são combinadas, assim como
todas as saídas de +12 V. A potência máxima de cada uma só é possível de ser alcançada quando a saída
"vizinha" não estiver em uso. Ou seja, no exemplo anterior, a potência da saída de +5 V só seria possível
se a tensão de +3,3 V não fosse utilizada. Há ainda outro detalhe: uma outra medida de potência
combinada considera os três tipos de saída mencionados: +3,3 V, +5 V, +12 V. Esse valor é então somado
com as potências das saídas de -12 V (note que o sinal de negativo deve ser ignorado no cálculo) e +5
VSB. Daí obtém-se a potência total da fonte.
Para facilitar na compreensão, vamos partir para um exemplo. Vamos considerar uma fonte cujo rótulo
informa o seguinte:
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Veja as diferenças de fontes:
Fontes AT – estas fontes são instaladas em gabinete e placas mãe do tipo AT.
Observe acima, os fios de uma fonte do tipo AT. Os dois cabos de conexão possuem seis (06) fios
cada um para serem encaixados na placa mãe. Um dos fatores problemas é que eles podem ser encaixados
de qualquer forma, causando erros no funcionamento.
O encaixe correto é no formato acima, ou seja : os fios pretos dos dois cabos de conexão juntos.
Fontes ATX - estas fontes são instaladas em gabinete e placas mãe do tipo ATX. Existe no
mercado uma variação grande dos padrões das fontes ATX, o que não será abordado em questão, sendo
um assunto a ser tratado futuramente.
Observe abaixo que os tipos de fios são diferentes das fontes AT e a peça de encaixe também.
Além disso, existe uma pequena guia na própria peça de encaixe que mostra como conectar este tipo de
fonte na placa mãe.
Veja abaixo a guia indicando o lado que deve ser encaixada à fonte na placa mãe.
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Na fonte de alimentação existem cabos conectores iguais a estes abaixo:
Estes cabos servem para alimentar geralmente, os discos rígidos e unidades de CD-Rom.
Na fonte de alimentação existe, ainda, outro cabo igual a este abaixo:
Estes cabos servem para alimentar geralmente, a unidade de disquete.
Os conectores acima, tanto para ligar HD ou outro dispositivo, bem como o conector para ligar
disquetes são comuns a fontes do tipo AT e ATX.
Exercícios:
1)
2)
3)
4)
5)
6)
7)
8)
9)
10)
Qual a finalidade das Fontes de alimentação presente nos computadores?
Quais os tipos de fontes de alimentação presente no mercado?
Qual a unidade de medida de potência das fontes de alimentação presente nos computadores?
Pesquise quais as tensões de alimentação estão presente nas fontes de alimentação com suas
respectivas cores.
Quais as diferenças entre as fontes ATX e AT
Cite algumas diferenças entre o gabinete ATX e AT
Para que serve o gabinete dos computadores
Qual a unidade de medida da tensão elétrica?
Qual a unidade de medida da Corrente elétrica?
Qual equipamento posso utilizar para medir a tensão elétrica?
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Hard Disk (Hd)
O disco rígido ou HD (Hard Disk), é o dispositivo de armazenamento de dados mais usado nos
computadores. Nele, é possível guardar não só seus arquivos como também todos os dados do seu sistema
operacional, sem o qual você não conseguiria utilizar o computador.
Características e funcionamento dos HDs
Surgimento
O disco rígido não é um dispositivo novo, mas sim uma tecnologia que evoluiu com o passar do tempo.
Um dos primeiros HDs que se tem notícia é o IBM 305 RAMAC. Disponibilizado no ano de 1956, era
capaz de armazenar até 5 MB de dados (um avanço para a época) e possuía dimensões enormes: 14 x 8
polegadas. Seu preço também não era nada convidativo: o 305 RAMAC custava cerca de 30 mil dólares.
Com o passar dos anos, os HDs foram aumentando sua capacidade de armazenamento, ao mesmo tempo
em que se tornaram menores, mais baratos e mais confiáveis. Apenas para ilustrar o quão "gigante" eram
os primeiros modelos, a foto abaixo mostra um disco rígido utilizado pelo Metrô de São Paulo em seus
primeiros anos. O dispositivo está em exposição no Centro de Controle Operacional da empresa:
Componentes de um HD
Para que você possa compreender o funcionamento básico dos discos rígidos, precisa conhecer seus
principais componentes. Os tão mencionados discos, na verdade, ficam guardados dentro de uma espécie
de "caixa de metal". Essas caixas são seladas para evitar a entrada de material externo, pois até uma
partícula de poeira pode danificar os discos, já que estes são bastante sensíveis. Isso significa que se você
abrir seu disco rígido em um ambiente despreparado e sem o uso dos equipamentos e das técnicas
apropriadas, as chances de você perdê-lo são extremamente grandes.
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A figura acima mostra um HD visto por baixo e por cima. Note que a parte inferior contém uma placa
com chips. Trata-se da placa lógica, um item muito importante para o funcionamento do HD.
A placa lógica contém chips responsáveis por diversas tarefas. O mais comum é conhecido como
controladora, pois gerencia uma série de itens do HD, como a movimentação dos discos e das cabeças de
leitura/gravação (mostradas adiante), o envio e recebimento de dados entre os discos e o computador, e
até rotinas de segurança.
Outro dispositivo comum à placa lógica é um pequeno chip de memória conhecido como buffer. Cabe a
ele a tarefa de armazenar pequenas quantidades de dados durante a comunicação com o computador.
Como esse chip consegue lidar com os dados de maneira mais rápida que os discos rígidos, ele agiliza o
processo de transferência de informações.
A parte interna dos HDs (isto é, o interior da "caixinha") é mais interessante. A foto abaixo mostra um
HD aberto. Note que há indicativos que descrevem os componentes mais importantes. Estes são
detalhados logo abaixo da imagem:
Pratos e motor: esse é o componente que mais chama a atenção. Os pratos são os discos onde os dados
são armazenados. Eles são feitos de alumínio (ou de um tipo de cristal) recoberto por um material
magnético e por uma camada de material protetor. Quanto mais trabalhado for o material magnético (ou
seja, quanto mais denso), maior é a capacidade de armazenamento do disco. Note que os HDs com grande
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capacidade contam com mais de um prato, um sobre o outro. Eles ficam posicionados sob um motor
responsável por fazê-los girar. Para o mercado de PCs, é comum encontrar HDs que giram a 7.200 rpm
(rotações por minuto), mas também há modelos que alcançam a taxa de 10 mil rotações, tudo depende da
evolução da tecnologia. Até pouco tempo atrás, o padrão do mercado era composto por discos rígidos que
giram a 5.400 rpm. Claro que, quanto mais rápido, melhor;
Cabeça e braço: os HDs contam com um dispositivo muito pequeno chamado cabeça (ou cabeçote) de
leitura e gravação. Trata-se de um item de tamanho reduzido que contém uma bobina que utiliza impulsos
magnéticos para manipular as moléculas da superfície do disco, e assim gravar dados. Há uma cabeça
para cada lado dos discos. Esse item é localizado na ponta de um dispositivo denominado braço, que tem
a função de posicionar os cabeçotes sob a superfície dos pratos. Olhando por cima, tem-se a impressão de
que a cabeça de leitura e gravação toca nos discos, mas isso não ocorre. Na verdade, a distância entre
ambos é extremamente pequena. A "comunicação" ocorre pelos já citados impulsos magnéticos;
Atuador: também chamado de voice coil, o atuador é o responsável por mover o braço sob a superfície
dos pratos, e assim permitir que as cabeças façam o seu trabalho. Para que a movimentação ocorra, o
atuador contém em seu interior uma bobina que é "induzida" por imãs.
Note que o trabalho entre esses componentes precisa ser bem feito. O simples fato da cabeça de leitura e
gravação encostar na superfície de um prato é suficiente para causar danos a ambos. Isso pode facilmente
ocorrer em caso de quedas, por exemplo.
Gravação e leitura de dados
A superfície de gravação dos pratos é composta de materiais sensíveis ao magnetismo (geralmente, óxido
de ferro). O cabeçote de leitura e gravação manipula as moléculas desse material através de seus pólos.
Para isso, a polaridade das cabeças muda numa freqüência muito alta: quando está positiva, atrai o pólo
negativo das moléculas e vice-versa. De acordo com essa polaridade é que são gravados os bits (0 e 1).
No processo de leitura de dados, o cabeçote simplesmente "lê" o campo magnético gerado pelas
moléculas e gera uma corrente elétrica correspondente, cuja variação é analisada pela controladora do HD
para determinar os bits.
Para a "ordenação" dos dados no HD, é utilizado um esquema conhecido como "geometria dos discos".
Nele, o disco é "dividido" em cilindros, trilhas e setores:
As trilhas são círculos que começam no centro do disco e vão até a sua borda, como se estivesse um
dentro do outro. Essas trilhas são numeradas da borda para o centro, isto é, a trilha que fica mais próxima
da extremidade do disco é denominada trilha 0, a trilha que vem em seguida é chamada trilha 1, e assim
por diante, até chegar à trilha mais próxima do centro. Cada trilha é dividida em trechos regulares
chamados de setor. Cada setor possui uma determinada capacidade de armazenamento (geralmente, 512
bytes).
E onde entra os cilindros? Eis uma questão interessante: você já sabe que um HD pode conter vários
pratos, sendo que há uma cabeça de leitura e gravação para cada lado dos discos. Imagine que é
necessário ler a trilha 42 do lado superior do disco 1. O braço movimentará a cabeça até essa trilha, mas
fará com que as demais se posicionem de forma igual. Isso ocorre porque o braço se movimenta de uma
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só vez, isto é, ele não é capaz de mover uma cabeça para uma trilha e uma segunda cabeça para outra
trilha.
Isso significa que, quando a cabeça é direcionada à trilha 42 do lado superior do disco 1, todas as demais
cabeças ficam posicionadas sob a mesma trilha, só que em seus respectivos discos. Quando isso ocorre,
damos o nome de cilindro. Em outras palavras, cilindro é a posição das cabeças sobre as mesmas trilhas
de seus respectivos discos.
Note que é necessário preparar os discos para receber dados. Isso é feito através de um processo
conhecido como formatação. Há dois tipos de formatação: formatação física e formatação lógica. O
primeiro tipo é justamente a "divisão" dos discos em trilhas e setores. Esse procedimento é feito na
fábrica. A formatação lógica, por sua vez, consiste na aplicação de um sistema de arquivos apropriado a
cada sistema operacional. Por exemplo, o Windows é capaz de trabalhar com sistemas de arquivos FAT e
NTFS. O Linux pode trabalhar com vários sistemas de arquivos, entre eles, ext3 e ReiserFS.
Interfaces
Os HDs são conectados ao computador através de interfaces capazes de transmitir os dados entre um e
outro de maneira segura e eficiente. Há várias tecnologias para isso, sendo as mais comuns os padrões
IDE, SCSI e, mais recentemente, SATA.
A interface IDE (Intelligent Drive Electronics ou Integrated Drive Electronics) também é conhecida como
ATA (Advanced Technology Attachment) ou, ainda, PATA (Parallel Advanced Technology Attachment).
Trata-se de um padrão que chegou para valer ao mercado na época da antiga linha de processadores 386.
Como a popularização desse padrão, as placas-mãe passaram a oferecer dois conectores IDE (IDE 0 ou
primário e IDE 1 ou secundário), sendo que cada um é capaz de conectar até dois dispositivos. Essa
conexão é feita ao HD (e a outros dispositivos compatíveis com a interface) por meio de um cabo flat (flat
cable) de 40 vias (foto abaixo). Posteriormente, chegou ao mercado um cabo flat de 80 vias, cujas vias
extras servem para evitar a perda de dados causada por ruídos (interferência).
Cabo flat de 40 vias. Note que ele possui dois conectores
Tecnologias ATAPI e EIDE
Na interface IDE, também é possível conectar outros dispositivos, como unidades de CD/DVD e
zipdrives. Para que isso ocorra, é utilizado um padrão conhecido como ATAPI (Advanced Technology
Attachment Packet Interface), que funciona como uma espécie de extensão para tornar a interface IDE
compatível com os dispositivos mencionados. Vale frisar que o próprio computador, através de seu BIOS
e/ou do chipset da placa-mãe, reconhece que tipo de aparelho está conectado em suas entradas IDE e
utiliza a tecnologia correspondente (ATAPI para unidades de CD/DVD e outros, ATA para discos
rígidos).
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Como já dito, cada interface IDE de uma placa-mãe pode trabalhar com até dois dispositivos
simultaneamente, totalizando quatro. Isso é possível graças a EIDE (Enhanced IDE), uma tecnologia que
surgiu para aumentar a velocidade de transmissão de dados dos discos rígidos e, claro, permitir a conexão
de dois dispositivos em cada IDE.
Conectores IDE em uma placa-mãe
Tecnologias DMA e UDMA
Antigamente, somente o processador tinha acesso direto aos dados da memória RAM. Com isso, se
qualquer outro componente do computador precisasse de algo na memória, teria que fazer esse acesso por
intermédio do processador. Com os HDs não era diferente e, como conseqüência, havia um certo
"desperdício" dos recursos de processamento. A solução não demorou muito a aparecer. Foi criada uma
tecnologia chamada DMA (Direct Memory Access). Como o próprio nome diz, essa tecnologia tornou
possível o acesso direto à memória pelo HD ou pelos dispositivos que usam a interface IDE, sem
necessidade do "auxílio" do processador.
Quando o DMA não está em uso, normalmente é usado um esquema de transferência de dados conhecido
como modo PIO (Programmed I/O), onde, grossamente falando, o processador executa a transferência de
dados entre o HD e a memória RAM. Cada modo PIO existente trabalha com uma taxa distinta de
transferência de dados, conforme mostra a seguinte tabela:
É importante frisar que os HDs IDE mais recentes trabalham com um padrão conhecido como UltraDMA (UDMA). Essa tecnologia permite a transferência de dados em uma taxa de, pelo menos, 33,3
MB/s (megabytes por segundo). O padrão UDMA não funciona se somente for suportada pelo HD. É
necessário que a placa-mãe também a suporte (através de seu chipset), caso contrário, o HD trabalhará
com uma taxa de transferência mais baixa. Veja o porquê: existe 4 tipos básicos de Ultra-DMA: UDMA
33, UDMA 66, UDMA 100 e UDMA 133. Os números nestas siglas representam a quantidade de
megabytes transferível por segundo. Assim, o UDMA 33 transmite ao computador dados em até 33 MB/s.
O UDMA 66 faz o mesmo em até 66 MB/s, e assim por diante. Agora, para exemplificar, imagine que
você instalou um HD UDMA 133 em seu computador. No entanto, a placa-mãe só suporta UDMA de 100
MB/s. Isso não significa que seu HD vai ficar inoperante. O que vai acontecer é que seu computador
somente trabalhará com o HD na taxa de transferência de até 100 MB/s e não na taxa de 133 MB/s.
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Capacidade real de armazenamento
Os fabricantes de discos rígidos aumentam a capacidade de armazenamento de seus produtos
constantemente. Todavia, não é raro uma pessoa comprar um HD e constatar que o dispositivo tem alguns
gigabytes a menos do que anunciado. Será que o vendedor lhe enganou? Será que a formatação foi feita
de maneira errada? Será que o HD está com algum problema? Na verdade, não.
O que acontece é que os HDs consideram 1 gigabyte como sendo igual a 1000 megabytes, assim como
consideram 1 megabyte com sendo igual a 1000 kilobytes, e assim por diante. Os sistemas operacionais,
por sua vez, consideram 1 gigabyte como sendo igual a 1024 megabytes, e assim se segue. Por conta
dessa diferença, um HD de 80 GB, por exemplo, vai ter, na verdade, 74,53 GB de capacidade ao sistema
operacional. Um HD de 200 GB vai ter, por sua vez, 186,26 GB.
Portanto, ao notar essa diferença, não se preocupe, seu disco rígido não está com problemas. Tudo não
passa de diferenças entre as empresas envolvidas sobre qual medida utilizar.
HDs externos
É possível encontrar vários tipos de HDs no mercado, desde os conhecidos discos rígidos para uso
doméstico (ou seja, para PCs), passando por dispositivos mais sofisticados voltados ao mercado
profissional (ou seja, para servidores), chegando aos cada vez mais populares HDs externos.
O que é um HD externo? Simplesmente um HD que você levar para cima e para baixo, e conecta ao
computador apenas quando precisa. Para isso, pode-se usar, por exemplo, portas USB, FireWire e até
SATA externo, tudo depende do modelo que você escolher.
O HD externo é útil para quando se tem grandes quantidades de dados para transportar ou para fazer
backup (cópia de segurança de seus arquivos). Do contrário, é preferível utilizar pendrives, DVDs
regraváveis ou outro dispositivo de armazenamento com melhor relação custo-benefício. Isso porque os
HDs externos são mais caros e costumam ser pesados (exceto os modelos de tamanho reduzido). Além
disso, devem ser transportados com cuidado, para evitar danos.
Memória RAM
As memórias RAM (Random-Access Memory - Memória de Acesso Aleatório) constituem uma das
partes mais importantes dos computadores, pois são nelas que o processador armazena os dados com os
quais está lidando. Esse tipo de memória tem um processo de gravação de dados extremamente rápido, se
comparado aos vários tipos de memória ROM. No entanto, as informações gravadas se perdem quando
não há mais energia elétrica, isto é, quando o computador é desligado, sendo, portanto, um tipo de
memória volátil.
Há dois tipos de tecnologia de memória RAM que são muitos utilizados: estático e dinâmico, isto é,
SRAM e DRAM, respectivamente. Há também um tipo mais recente chamado de MRAM. Eis uma breve
explicação de cada tipo:
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- SRAM (Static Random-Access Memory - RAM Estática): esse tipo é muito mais rápido que as
memórias DRAM, porém armazena menos dados e possui preço elevado se considerarmos o custo por
megabyte. Memórias SRAM costumam ser utilizadas como cache (saiba mais sobre cache neste artigo
sobre processadores);
- DRAM (Dynamic Random-Access Memory - RAM Dinâmica): memórias desse tipo possuem
capacidade alta, isto é, podem comportar grandes quantidades de dados. No entanto, o acesso a essas
informações costuma ser mais lento que o acesso às memórias estáticas. Esse tipo também costuma ter
preço bem menor quando comparado ao tipo estático;
- MRAM (Magnetoresistive Random-Access Memory - RAM Magneto-resistiva): a memória MRAM
vem sendo estudada há tempos, mas somente nos últimos anos é que as primeiras unidades surgiram.
Trata-se de um tipo de memória até certo ponto semelhante à DRAM, mas que utiliza células magnéticas.
Graças a isso, essas memórias consomem menor quantidade de energia, são mais rápidas e armazenam
dados por um longo tempo, mesmo na ausência de energia elétrica. O problema das memórias MRAM é
que elas armazenam pouca quantidade de dados e são muito caras, portanto, pouco provavelmente serão
adotadas em larga escala.
Aspectos do funcionamento das memórias RAM
As memórias DRAM são formadas por chips que contém uma quantidade elevadíssima de capacitores e
transistores. Basicamente, um capacitor e um transistor, juntos, formam uma célula de memória. O
primeiro tem a função de armazenar corrente elétrica por um certo tempo, enquanto que o segundo
controla a passagem dessa corrente.
Se o capacitor estiver armazenando corrente, tem-se um bit 1. Se não estiver, tem-se um bit 0. O
problema é que a informação é mantida por um curto de período de tempo e, para que não haja perda de
dados da memória, um componente do controlador de memória é responsável pela função de refresh (ou
refrescamento), que consiste em regravar o conteúdo da célula de tempos em tempos. Note que esse
processo é realizado milhares de vezes por segundo.
O refresh é uma solução, porém acompanhada de "feitos colaterais": esse processo aumenta o consumo de
energia e, por consequência, aumenta o calor gerado. Além disso, a velocidade de acesso à memória
acaba sendo reduzida.
A memória SRAM, por sua vez, é bastante diferente da DRAM e o principal motivo para isso é o fato de
que utiliza seis transistores (ou quatro transistores e dois resistores) para formar uma célula de memória.
Na verdade, dois transistores ficam responsáveis pela tarefa de controle, enquanto que os demais ficam
responsáveis pelo armazenamento elétrico, isto é, pela formação do bit.
A vantagem desse esquema é que o refresh acaba não sendo necessário, fazendo com que a memória
SRAM seja mais rápida e consuma menos energia. Por outro lado, como sua fabricação é mais complexa
e requer mais componentes, o seu custo acaba sendo extremamente elevado, encarecendo por demais a
construção de um computador baseado somente nesse tipo. É por isso que sua utilização mais comum é
como cache, pois para isso são necessárias pequenas quantidades de memória.
Como as memórias DRAM são mais comuns, eles serão o foco do nosso estudo a partir deste ponto.
Voltagem
Em comparação com outros itens de um computador, as memórias são um dos componentes que menos
consomem energia. O interessante é que esse consumo diminuiu com a evolução da tecnologia. Por
exemplo, módulos de memória DDR2 (tecnologia que ainda será abordada neste texto), em geral, exigem
entre 1,8 V e 2,5 V. É possível encontrar pentes de memória DDR3 (padrão que também será abordado
neste artigo) cuja exigência é de 1,5 V. Módulos de memória antigos exigiam cerca de 5 V.
Algumas pessoas com bastante conhecimento no assunto fazem overclock nas memórias aumentando sua
voltagem. Com esse ajuste, quando dentro de certos limites, é possível obter níveis maiores de clock.
Tipos de encapsulamento de memória
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O encapsulamento correspondente ao artefato que dá forma física aos chips de memória. Eis uma breve
descrição dos tipos de encapsulamento mais utilizados pela indústria:
- DIP (Dual In-line Package): um dos primeiros tipos de encapsulamento usados em memórias, sendo
especialmente popular nas épocas dos computadores XT e 286. Como possui terminais de contato "perninhas" - de grande espessura, seu encaixe ou mesmo sua colagem através de solda em placas pode
ser feita facilmente de forma manual;
- SOJ (Small Outline J-Lead): esse encapsulamento recebe este nome porque seus terminais de contato
lembram a letra 'J'. Foi bastante utilizado em módulos SIMM (vistos mais à frente) e sua forma de fixação
em placas é feita através de solda, não requerendo furos na superfície do dispositivo;
- TSOP (Thin Small Outline Package): tipo de encapsulamento cuja espessura é bastante reduzida em
relação aos padrões citados anteriormente (cerca de 1/3 menor que o SOJ). Por conta disso, seus terminais
de contato são menores, além de mais finos, diminuindo a incidência de interferência na comunicação. É
um tipo aplicado em módulos de memória SDRAM e DDR (que serão abordados adiante). Há uma
variação desse encapsulamento chamado STSOP (Shrink Thin Small Outline Package) que é ainda mais
fino;
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- CSP (Chip Scale Package): mais recente, o encapsulamento CSP se destaca por ser "fino" e por não
utilizar pinos de contato que lembram as tradicionais "perninhas". Ao invés disso, utiliza um tipo de
encaixe chamado BGA (Ball Grid Array). Esse tipo é utilizado em módulos como DDR2 e DDR3 (que
serão vistos à frente).
Módulos de memória
Entendemos como módulo ou, ainda, pente, uma pequena placa onde são instalados os encapsulamentos
de memória. Essa placa é encaixada na placa-mãe por meio de encaixes (slots) específicos para isso. Eis
uma breve descrição dos tipos mais comuns de módulos:
- SIPP (Single In-Line Pins Package): é um dos primeiros tipos de módulos que chegaram ao mercado.
É formato por chips com encapsulamento DIP. Em geral, esses módulos eram soldados na placa-mãe;
- SIMM (Single In-Line Memory Module): módulos deste tipo não eram soldados, mas encaixados na
placa-mãe. A primeira versão continha 30 terminais de contato (SIMM de 30 vias) e era formada por um
conjunto de 8 chips (ou 9, para paridade). Com isso, podiam transferir um byte por ciclo de clock.
Posteriormente surgiu uma versão com 72 pinos (SIMM de 72 vias), portanto, maior e capaz de transferir
32 bits por vez. Módulos SIMM de 30 vias podiam ser encontrados com capacidades que iam de 1 MB a
16 MB. Módulos SIMM de 72 vias, por sua vez, eram comumente encontrados com capacidades que iam
de 4 MB a 64 MB;
- DIMM (Double In-Line Memory Module): os módulos DIMM levam esse nome por terem terminais
de contatos em ambos os lados do pente. São capazes de transmitir 64 bits por vez. A primeira versão aplicada em memória SDR SDRAM - tinha 168 pinos. Em seguida, foram lançados módulos de 184 vias,
utilizados em memórias DDR, e módulos de 240 vias, utilizados em módulos DDR2 e DDR3. Existe um
padrão DIMM de tamanho reduzido chamado SODIMM (Small Outline DIMM), que são utilizados
principalmente em computadores portáteis, como notebooks;
- RIMM (Rambus In-Line Memory Module): formado por 168 vias, esse módulo é utilizado pelas
memórias Rambus, que serão abordadas ainda neste artigo. Um fato curioso é que para cada pente de
memória Rambus instalado no computador é necessário instalar um módulo "vazio", de 184 vias,
chamado de C-RIMM (Continuity-RIMM).
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Módulo de memória inserida em um slot
Tecnologias de memórias
Várias tecnologias de memórias foram (e são) criadas com o passar do tempo. É graças a isso que,
periodicamente, encontramos memórias mais rápidas, com maior capacidade e até memórias que exigem
cada vez menos energia. Eis uma breve descrição dos principais tipos de memória RAM:
- FPM (Fast-Page Mode): uma das primeiras tecnologias de memória RAM. Com o FPM, a primeira
leitura da memória tem um tempo de acesso maior que as leituras seguintes. Isso porque são feitos, na
verdade, quatro operações de leitura seguidas, ao invés de apenas uma, em um esquema do tipo x-y-y-y,
por exemplo: 3-2-2-2 ou 6-3-3-3. A primeira leitura acaba sendo mais demorada, mas as três seguintes
são mais rápidas. Isso porque o controlador de memória trabalha apenas uma vez com o endereço de uma
linha (RAS) e, em seguida, trabalha com uma sequência de quatro colunas (CAS), ao invés de trabalhar
com um sinal de RAS e um de CAS para cada bit. Memórias FPM utilizavam módulos SIMM, tanto de
30 quanto de 72 vias;
- EDO (Extended Data Output): a sucessora da tecnologia FPM é a EDO, que possui como destaque a
capacidade de permitir que um endereço da memória seja acessado ao mesmo tempo em que uma
solicitação anterior ainda está em andamento. Esse tipo foi aplicado principalmente em módulos SIMM,
mas também chegou a ser encontrado em módulos DIMM de 168 vias. Houve também uma tecnologia
semelhante, chamada BEDO (Burst EDO), que trabalhava mais rapidamente por ter tempo de acesso
menor, mas quase não foi utilizada, pois tinha custo maior por ser de propriedade da empresa Micron.
Além disso, foi "ofuscada" pela chegada da tecnologia SDRAM;
Módulo de memória EDO
- SDRAM (Synchronous Dynamic Random Access Memory): as memórias FPM e EDO são
assíncronas, o que significa que não trabalham de forma sincronizada com o processador. O problema é
que, com processadores cada vez mais rápidos, isso começou a se tornar um problema, pois muitas vezes
o processador tinha que esperar demais para ter acesso aos dados da memória. As memórias SDRAM, por
sua vez, trabalham de forma sincronizada com o processador, evitando os problemas de atraso. A partir
dessa tecnologia, passou-se a considerar a frequência com a qual a memória trabalha para medida de
velocidade. Surgiam então as memórias SDR SDRAM (Single Data Rate SDRAM), que podiam trabalhar
com 66 MHz, 100 MHz e 133 MHz (também chamadas de PC66, PC100 e PC133, respectivamente).
Muitas pessoas se referem a essa memória apenas como "memórias SDRAM" ou, ainda, como "memórias
DIMM", por causa de seu módulo. No entanto, a denominação SDR é a mais adequada;
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Módulo de memória SDR SDRAM Observe que neste tipo há duas divisões entre os terminais de contato
- DDR SDRAM (Double Data Rate SDRAM): as memórias DDR apresentam evolução significativa em
relação ao padrão SDR, isso porque elas são capazes de lidar com o dobro de dados em cada ciclo de
clock (memórias SDR trabalham apenas com uma operação por ciclo). Assim, uma memória DDR que
trabalha à frequência de 100 MHz, por exemplo, acaba dobrando seu desempenho, como se trabalhasse à
taxa de 200 MHz. Visualmente, é possível identificá-las facilmente em relação aos módulos SDR, porque
este último contém duas divisões na parte inferior, onde estão seus contatos, enquanto que as memórias
DDR2 possuem apenas uma divisão.
- DDR2 SDRAM: como o nome indica, as memórias DDR2 são uma evolução das memórias DDR. Sua
principal característica é a capacidade de trabalhar com quatro operações por ciclo de clock, portanto, o
dobro do padrão anterior. Os módulos DDR2 também contam com apenas uma divisão em sua parte
inferior, no entanto, essa abertura é um pouco mais deslocada para o lado. Saiba mais sobre essa
tecnologia na matéria Memória DDR2.
Memória DDR2 acima e DDR abaixo Note que a posição da divisão entre os terminais de contato é diferente
- DDR3 SDRAM: as memórias DDR3 são, obviamente, uma evolução das memórias DDR2. Novamente,
aqui dobra-se a quantidade de operações por ciclo de clock, desta vez, de oito. Na época de fechamento
deste artigo, as memórias DDR3 ainda não eram muito populares.
- Rambus (Rambus DRAM): as memórias Rambus recebem esse nome por serem uma criação da
empresa Rambus Inc. e chegaram ao mercado com o apoio da Intel. Elas são diferentes do padrão
SDRAM, pois trabalham apenas com 16 bits por vez. Em compensação, memórias Rambus trabalham
com frequência de 400 MHz e com duas operações por ciclo de clock. Tinham como desvantagens, no
entanto, taxas de latência muito altas, aquecimento elevado e maior custo. Memórias Rambus nunca
tiveram grande aceitação no mercado, mas também não foram um total fiasco: foram utilizadas, por
exemplo, no console de jogos Nintendo 64. Curiosamente, as memórias Rambus trabalham em pares com
"módulos vazios" ou "pentes cegos". Isso significa que, para cada módulo Rambus instalado, um "módulo
vazio" tem que ser instalado em outro slot. Essa tecnologia acabou perdendo espaço para as memórias
DDR.
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Processadores
O processador é um chip de silício responsável pela execução das tarefas cabíveis a um computador. Para
entender como um processador trabalha, é conveniente dividirmos um computador em três partes:
processador, memória e um conjunto de dispositivos de entrada e saída (ou I/O, de Input/Output). Neste
último, encontra-se qualquer item responsável pela entrada ou saída de dados no computador, como
monitores de vídeo, teclados, mouses, impressoras, scanners, discos rígidos, etc. Nesse esquema,
obviamente, o processador exerce a função principal, já que a ele cabe o acesso e a utilização da memória
e dos dispositivos de entrada e saída para a execução de suas atividades.
Para entender melhor, suponha que você queira que o seu computador execute um programa qualquer.
Um programa consiste em uma série de instruções que o processador deverá executar para que a tarefa
solicitada seja realizada. Para isso, o processador transfere todos os dados necessários à execução, de um
dispositivo de entrada e/ou saída - como um disco rígido - para a memória. A partir daí, todo o trabalho é
realizado e o que vai ser feito do resultado depende do programa. O processador pode ser orientado a
enviar as informações processadas para o HD novamente ou para uma impressora, por exemplo, tudo
depende das instruções com as quais lidar.
Barramentos
A imagem a seguir ilustra a comunicação entre o processador, a memória e o conjunto de dispositivos de
entrada e saída. Note que a conexão entre esses itens é indicada por setas. Isso é feito para que você possa
entender a função dos barramentos. De maneira geral, estes são os responsáveis pela interligação e
comunicação dos dispositivos em um computador. Note que, para o processador se comunicar com a
memória e com o conjunto de dispositivos de entrada e saída, há 3 setas, isto é, barramentos: um se
chama barramento de endereços (address bus); outro, barramento de dados (data bus); o terceiro,
barramento de controle (control bus).
O barramento de endereços, basicamente, indica de onde os dados a serem processados devem ser
retirados ou para onde devem ser enviados. A comunicação por esse barramento é unidirecional, razão
pela qual só há seta em uma das extremidades da linha no gráfico que representa a sua comunicação.
Como o nome deixa claro, é pelo barramento de dados que os dados transitam. Por sua vez, o barramento
de controle faz a sincronização das referidas atividades, habilitando ou desabilitando o fluxo de dados,
por exemplo.
Para você compreender melhor, imagine que o processador necessita de um dado presente na memória.
Pelo barramento de endereços, ele obtém a localização desse dado dentro da memória. Como precisa
apenas acessar o dado, o processador indica pelo barramento de controle que esta é uma operação de
leitura na memória. O dado é então localizado e inserido no barramento de dados, por onde o processador,
finalmente, o lê.
Clock interno e clock externo
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Em um computador, todas as atividades necessitam de sincronização. O clock serve justamente para isso,
ou seja, basicamente, atua como de sinal de sincronização. Quando os dispositivos do computador
recebem o sinal de executar suas atividades, dá-se a esse acontecimento o nome de "pulso de clock". Em
cada pulso, os dispositivos executam suas tarefas, param e vão para o próximo ciclo de clock.
A medição do clock é feita em hertz (Hz), a unidade padrão de medidas de freqüência, que indica o
número de oscilações ou ciclos que ocorre dentro de uma determinada medida de tempo, no caso,
segundos. Assim, se um processador trabalha à 800 Hz, por exemplo, significa que é capaz de lidar com
800 operações de ciclos de clock por segundo. Repare que, para fins práticos, a palavra kilohertz (KHz) é
utilizada para indicar 1000 Hz, assim como o termo megahertz (MHz) é usado para indicar 1000 KHz (ou
1 milhão de hertz). De igual forma, gigahertz (GHz) é a denominação usada quando se tem 1000 MHz, e
assim por diante. Com isso, se um processador tem, por exemplo, uma freqüência de 800 MHz, significa
que pode trabalhar com 800 milhões de ciclos por segundo.
As freqüências com as quais os processadores trabalham são chamadas também de clock interno. Neste
ponto, você certamente já deve ter entendido que é daí que vem expressões como Pentium 4 de 3,2 GHz,
por exemplo. Mas, os processadores também contam com o que chamamos de clock externo ou Front
Side Bus (FSB) ou, ainda, barramento frontal.
O FSB existe porque, devido a limitações físicas, os processadores não podem se comunicar com a
memória (mais precisamente, como a ponte norte - ou northbridge - do chipset, que contém o controlador
da memória) usando a mesma velocidade do clock interno. Assim, quando essa comunicação é feita, o
clock externo, de freqüência mais baixa, é que é usado. Note que, para obter o clock interno, o
processador usa uma multiplicação do clock externo. Para entender melhor, suponha que um determinado
processador tenha clock externo de 100 MHz. Como o seu fabricante indica que esse chip trabalha à 1,6
GHz (ou seja, tem clock interno de 1,6 GHz), seu clock externo é multiplicado por 16: 100 x 16 = 1600
MHz ou 1,6 GHz.
É importante deixar claro, no entanto, que se dois processadores diferentes - um da Intel e outro da AMD,
por exemplo - tiverem clock interno de mesmo valor - 2,8 GHz, para exemplificar -, não significa que
ambos trabalham à mesma velocidade. Cada processador tem um projeto distinto e conta com
características que determinam o quão rápido é. Assim, um determinado processador pode levar, por
exemplo, 2 ciclos de clock para executar uma instrução. Em outro processador, essa mesma instrução
pode requerer 3 ciclos. Além disso, muitos processadores - especialmente os mais recentes - transferem 2
ou mais dados por ciclo de clock, dando a entender que um processador que faz, por exemplo,
transferência de 2 dados por ciclo e que trabalha com clock externo de 133 MHz, o faz à 266 MHz. Por
esses e outros motivos, é um erro considerar apenas o clock interno como parâmetro de comparação entre
processadores diferentes.
Bits dos processadores
O número de bits é outra importante característica dos processadores e, naturalmente, tem grande
influência no desempenho desse dispositivo. Processadores mais antigos, como o 286, trabalhavam com
16 bits. Durante muito, no entanto, processadores que trabalham com 32 bits foram muitos comuns, como
as linhas Pentium, Pentium II, Pentium III e Pentium 4 da Intel, ou Athlon XP e Duron da AMD. Alguns
modelos de 32 bits ainda são encontrados no mercado, todavia, o padrão atual são os processadores de 64
bits, como os da linha Core 2 Duo, da Intel, ou Athlon 64, da AMD.
Em resumo, quanto mais bits internos o processador trabalha mais rapidamente e poderá fazer cálculos e
processar dados em geral, depedendo da execução a ser feita. Isso acontece porque os bits dos
processadores representam a quantidade de dados que os circuitos desses dispositivos conseguem
trabalhar por vez. Um processador com 16 bits, por exemplo, pode manipular um número de valor até
65.535. Se esse processador tiver que realizar uma operação com um número de 100.000, terá que fazer a
operação em duas partes. No entanto, se um chip trabalha a 32 bits, ele pode manipular números de valor
até 4.294.967.295 em uma única operação. Como esse valor é superior a 100.000, a operação será
possível em uma única vez.
Memória cachê
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Os processadores passam por aperfeiçoamentos constantes, o que os tornam cada vez mais rápidos e
eficientes. No entanto, o mesmo não se pode dizer das tecnologias de memória RAM. Embora estas
também passem por constantes melhorias, não conseguem acompanhar os processadores em termos de
velocidade. Assim sendo, de nada adianta ter um processador rápido se este tem o seu desempenho
comprometido por causa da "lentidão" da memória.
Uma solução para esse problema seria equipar os computadores com um tipo de memória muito mais
rápida, a SRAM (Static RAM). Estas se diferenciam das memórias convencionais DRAM (Dynamic
RAM) por serem muito rápidas, por outro lado, são muito mais caras e não contam com o mesmo nível de
miniaturização, sendo, portanto, inviáveis. Apesar disso, a idéia não foi totalmente descartada, pois foi
adaptada para o que conhecemos como memória cache.
A memória cache consiste em uma pequena quantidade de memória SRAM embutida no processador.
Quando este precisa ler dados na memória RAM, um circuito especial chamado "controlador de cache"
transfere blocos de dados muito utilizados da RAM para a memória cache. Assim, no próximo acesso do
processador, este consultará a memória cache, que é bem mais rápida, permitindo o processamento de
dados de maneira mais eficiente. Se o dado estiver no cache, o processador a utiliza, do contrário, irá
buscá-lo na memória RAM, etapa essa que é mais lenta. Dessa forma, a memória cache atua como um
intermediário, isto é, faz com que o processador nem sempre necessite chegar à memória RAM para
acessar os dados dos quais necessita. O trabalho da memória cache é tão importante que, sem ela, o
desempenho de um processador pode ser seriamente comprometido.
Os processadores trabalham, basicamente, com dois tipos de cache: cache L1 (Level 1 - Nível 1) e cache
L2 (Level 2 - Nível 2). Este último é ligeiramente maior em termos de capacidade e passou a ser utilizado
quando o cache L1 se mostrou insuficiente. Antigamente, um tipo distinguia do outro pelo fato da
memória cache L1 estar localizada junto ao núcleo do processador, enquanto que a cache L2 ficava
localizada na placa-mãe. Atualmente, ambos os tipos ficam localizados dentro do chip do processador,
sendo que, em muitos casos, a cache L1 é dividida em duas partes: "L1 para dados" e "L1 para
instruções".
Vale ressaltar que, dependendo da arquitetura do processador, é possível o surgimento de modelos que
tenham um terceiro nível de cache (L3). Mas, isso não é novidade: a AMD chegou a ter um processador
em 1999 chamado K6-III que contava com cache L1 e L2 internamente, algo incomum à época, já que
naquele tempo o cache L2 se localizava na placa-mãe. Com isso, esta última acabou assumindo o papel de
cache L3.
Diferença de clock
Quando os processadores chegam ao mercado, eles são classificados em linhas, por exemplo, Intel Core 2
Duo, AMD Phenom II e assim por diante. Cada uma dessas linhas é constituída por processadores de
diversas velocidades de processamento. Como exemplo, a linha Intel Core 2 Duo possui os modelos
E8400, E8500 e E8600. O que os diferencia é que o clock do primeiro é de 3 GHz, o clock do segundo é
de 3,16 GHz e, por fim, o clock do terceiro é de 3,33 GHz.
Todos esses processadores são oriundos do mesmo projeto, portanto, têm a mesma arquitetura. O que
torna um modelo mais rápido que o outro é que a fabricação do mais veloz foi mais perfeita que a dos
modelos imediatamente inferiores. Pequenos detalhes durante todo o processo de fabricação fazem com
que, dentro de um mesmo wafer, as "pastilhas" sejam ligeiramente diferentes uma das outras. Isso pode
acontecer, por exemplo, em virtude de pequenos desvios nas camadas, em pequenas diferenças na
passagem do feixe de luz, entre outros.
Por esse motivo, os wafers passam por testes que apontam com qual frequência cada chip pode utilizar.
Apenas depois disso é que o wafer é cortado e os chips passam para a fase de encapsulamento. Esses
testes também apontam quais chips deverão ser descartados por não terem condições de uso.
A foto abaixo mostra um processador AMD Athlon, com 64 KB de cache L1 para instruções, 64 KB de
cache L1 para dados e 512 KB de cache L2. Note que a capacidade de cada tipo de cache varia conforme
o modelo do processador.
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Processadores com dois ou mais núcleos
Há tempos que é possível encontrar no mercado placas-mãe que contam com dois ou mais slots para
processadores. A maioria esmagadora dessas placas são usadas em computadores especiais, como
servidores e workstations, que são utilizados em aplicações que exigem grandes recursos de
processamento. Para aplicações domésticas e de escritório, no entanto, computadores com dois ou mais
processadores são inviáveis devido aos elevados custos que esses equipamentos representam, razão pela
qual é conveniente a esses nichos de mercado contar com processadores cada vez mais rápidos.
Até um passado não muito distante, o usuário tinha noção do quão rápido eram os processadores de
acordo com a taxa de seu clock interno. O problema é que, quando um determinado valor de clock é
alcançado, torna-se mais difícil desenvolver outro chip com clock maior. Limitações físicas e
tecnológicas são os motivos para isso. Uma delas é a questão da temperatura: quanto mais megahertz um
processador tiver, mais calor ele gerará.
Uma das formas encontradas pelos fabricantes para lidar com essa limitação é fabricar e disponibilizar
processadores com dois núcleos (dual-core) ou mais (multi-core). Mas, o que isso significa?
Processadores desse tipo contam com dois ou mais núcleos distintos no mesmo circuito integrado, como
se houvesse dois processadores dentro de um. Dessa forma, o processador pode lidar com dois processos
por vez, um para cada núcleo, melhorando o desempenho do computador como um todo. Note que, em
um chip de único núcleo, o usuário pode ter a impressão de que vários processos são executados
simultaneamente, já que a máquina está quase sempre executando mais de uma aplicação ao mesmo
tempo. Na verdade, o que acontece é que o processador dedica determinados intervalos de tempo a cada
processo e isso ocorre de maneira tão rápida, que se tem a impressão de processamento simultâneo.
Pelo menos teoricamente, é possível fabricar processadores com dezenas de núcleos. No momento em
que este artigo era escrito no InfoWester, era possível encontrar processadores com 2, 3 e 4 núcleos (dualcore, triple-clore e quad-core, respectivamente). É importante ressaltar que ter processadores com dois ou
mais núcleos não implica, necessariamente, em computadores que são proporcionalmente mais rápidos.
Uma série de fatores influenciam nesse quesito, como as velocidades limitadas das memórias e dos
dispositivos de entrada e saída, e as formas como os programas são desenvolvidos.
Na imagem abaixo, uma montagem que ilustra o interior de um processador Intel Core 2 Extreme QuadCore (com 4 núcleos):
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O processador é um componente de extrema complexidade, o que deixa claro que o assunto pode ser
estudado com muito mais profundidade. No entanto, está sendo apresentado características básicas que
permitem a você ter uma noção inicial de como esses chips trabalham e o que significam parte dos tantos
nomes que os envolvem. Se você deseja entender o assunto de modo mais amplo, é recomendável iniciar
estudos na área de arquitetura de computadores, que fornece conceitos que ajudam a entender o
funcionamento não só do processador, mas do computador como um todo.
Placas Mãe
As placas-mãe são desenvolvidas de forma que seja possível conectar todos os dispositivos quem
compõem o computador. Para isso, elas oferecem conexões para o processador, para a memória RAM,
para o HD, para os dispositivos de entrada e saída, entre outros.
A foto a seguir exibe uma placa-mãe. Trata-se de um modelo Soyo SY-KT880 Dragon 2. As letras
apontam para os principais itens do produto, que são explicados nos próximos parágrafos. Cada placamãe possui características distintas, mas todas devem possibilitar a conexão dos dispositivos que serão
citados no decorrer deste texto.
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O item B mostra os encaixes existentes para a memória RAM. Esse conector varia conforme o tipo. As
placas-mãe mais antigas usavam o tipo de memória popularmente conhecido como SDRAM. No entanto,
o padrão mais usado atualmente é o DDR (Double Data Rate), que também recebe a denominação de
SDRAM II (termo pouco usado). A placa-mãe da imagem acima possui duas conexões (ou slots) para
encaixe de memórias DDR.
As memórias também trabalham em velocidades diferentes, mesmo quando são do mesmo tipo. A placamãe mostrada acima aceita memórias DDR que trabalham a 266 MHz, 333 MHz e 400 MHz. Supondo
que a motherboard só aceitasse velocidades de até 333 MHz, um pente de memória DDR que funciona a
400 MHz só trabalharia a 333 MHz nessa placa, o máximo suportado.
Em relação à capacidade, as memórias mais antigas ofereciam 4 MB, 8 MB, 16 MB, 32 MB, 64 MB, etc.
Hoje, já é possível encontrar memórias que vão de 128 MB a 2 GB de capacidade. Enquanto você lê este
texto, pode ser que o limite atual já esteja maior.
Item C - Slots de expansão
Para que seja possível conectar placas que adicionam funções ao computador, é necessário fazer uso de
slots de expansão. Esses conectores permitem a conexão de vários tipos de dispositivos. Placas de vídeo,
placas de som, placas de redes, modems, etc, são conectados nesses encaixes. Os tipos de slots mais
conhecidos atualmente são o PCI (Peripheral Component Interconnect) - item C1 -, o AGP (Accelerated
Graphics Port) - item C2 -, o CNR (Communications Network Riser) - item C3 - e o PCI Express (PCIE). As placas-mãe mais antigas apresentavam ainda o slot ISA (Industry Standard Architecture).
A placa-mãe vista acima possui um slot AGP (usado exclusivamente por placas de vídeo), um slot CNR
(usado para modems) e cinco slots PCI (usados por placas de rede, placas de som, modems PCI, etc). A
tendência atual é que tanto o slot AGP quanto o slot PCI sejam substituídos pelo padrão PCI Express, que
oferece mais recursos e possibilidades.
Item D - Plug de alimentação
O item D mostra o local onde deve-se encaixar o cabo da fonte que leva energia elétrica à placa-mãe. Para
isso, tanto a placa-mãe como a fonte de alimentação devem ser do mesmo tipo. Existem, atualmente, dois
padrões para isso: o ATX e o AT (este último saiu de linha, mas ainda é utilizado). A placa-mãe da foto
usa o padrão ATX. É importante frisar que a placa-mãe sozinha consegue alimentar o processador, as
memórias e a grande maioria dos dispositivos encaixados nos slots. No entanto, HDs, unidades de CD e
DVD, drive de disquete e cooler (um tipo de ventilador acoplado ao processador que serve para manter
sua temperatura em limites aceitáveis de uso) devem receber conectores individuais de energia.
Item E - Conectores IDE e drive de disquete
O item E2 mostra as entradas padrão IDE (Intergrated Drive Electronics) onde devem ser encaixados os
cabos que ligam HDs e unidades de CD/DVD à placa-mãe. Esses cabos, chamados de "flat cables",
podem ser de 40 vias ou 80 vias (grossamente falando, cada via seria um "fiozinho"), sendo este último
mais eficiente. Cada cabo pode suportar até dois HDs ou unidades de CD/DVD, totalizando até quatro
dispositivos nas entradas IDE. Note também que E1 aponta para o conector onde deve ser encaixado o
cabo que liga o drive de disquete à motherboard.
Existe também, um tipo de HD que não segue o padrão IDE, mas sim o SATA (Serial ATA), como
mostra a figura a seguir.
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Item F - BIOS e bateria
O item F2 aponta para o chip Flash-ROM e o F1, para a bateria que o alimenta. Esse chip contém um
pequeno software chamado BIOS (Basic Input Output System), que é responsável por controlar o uso do
hardware do computador e manter as informações relativas à hora e data. Cabe ao BIOS, por exemplo,
emitir uma mensagem de erro quando o teclado não está conectado. Na verdade, quando isso ocorre, o
BIOS está trabalhando em conjunto com o Post, um software que testa os componentes de hardware após
o computador ser ligado.
Através de uma interface denominada Setup, também presente na Flash-ROM, é possível alterar
configurações de hardware, como velocidade do processador, detecção de discos rígidos, desativação de
portas USB, etc.
Como mostra a imagem abaixo, placas-mãe antigas usavam um chip maior para o BIOS.
O item G aponta para a parte onde ficam localizadas as entradas para a conexão do mouse (tanto serial,
quanto PS/2), teclado, portas USB, porta paralela (usada principalmente por impressoras), além de outros
que são disponibilizados conforme o modelo da placa-mãe. Esses itens ficam posicionados de forma que,
quando a motherboard for instalada em um gabinete, tais entradas fiquem imediatamente acessíveis pela
parte traseira deste. A imagem abaixo mostra um outro modelo de placa-mãe da Soyo, a SY-P4VGM,
desenvolvida para o processador Intel Pentium 4, que exibe esses conectores através de outro ângulo
H - Furos de encaixe
Para evitar danos, a placa-mãe deve ser devidamente presa ao gabinete. Isso é feito através de furos (item
H) que permitem o encaixe de espaçadores e parafusos. Para isso, é necessário que a placa-mãe seja do
mesmo padrão do gabinete. Se este for AT, a placa-mãe deverá também ser AT. Se for ATX (o padrão
atual), a motherboard também deverá ser, do contrário o posicionamento dos locais de encaixe serão
diferentes para a placa-mãe e para o gabinete.
I - Chipset
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O chipset é um chip responsável pelo controle de uma série de itens da placa-mãe, como acesso à
memória, barramentos e outros. Principalmente nas placas-mãe atuais, é bastante comum que existam
dois chips para esses controles: Ponte Sul (I1) e Ponte Norte (I2):
Ponte Sul (South Bridge): este geralmente é responsável pelo controle de dispositivos de entrada e saída,
como as interfaces IDE ou SATA. Placas-mãe que possuem som onboard (visto adiante), podem incluir o
controle desse dispositivo também na Ponte Sul;
Ponte Norte (North Bridge): este chip faz um trabalho "mais pesado" e, por isso, geralmente requer um
dissipador de calor para não esquentar muito. Repare que na foto da placa-mãe em que esse chip é
apontado, ele, na verdade, está debaixo de uma estrutura metálica. Essa peça é dissipador. Cabe à Ponte
Norte as tarefas de controle do FSB (Front Side Bus - velocidade na qual o processador se comunica com
a memória e com componentes da placa-mãe), da freqüência de operação da memória, do barramento
AGP, etc.
Os chipsets não são desenvolvidos pelas fabricantes das placas-mãe e sim por empresas como VIA
Technologies, SiS e Intel (esta é uma exceção, já que fabrica motherboards também). Assim sendo, é
comum encontrar um mesmo chipset em modelos concorrentes de placa-mãe.
Placas-mãe onboard
"Onboard" é o termo empregado para distinguir placas-mãe que possuem um ou mais dispositivos de
expansão integrados. Por exemplo, há modelos que têm placa de vídeo, placa de som, modem ou placa de
rede na própria placa-mãe. A motherboard estudada neste artigo possui placa de som (C-Media
CMI9761A 6-channel) e placa de rede (VIA VT6103 10/100 Mbps Ethernet) integradas, ou melhor,
onboard. Por esta razão, os conectores desses dispositivos ficam juntos às entradas mostradas no item G,
visto anteriormente.
A vantagem de se utilizar modelos onboard é a redução de custo do computador, uma vez que deixa-se de
comprar determinados dispositivos porque estes já estão incluídos na placa-mãe. No entanto, é necessário
ter cuidado: quanto mais itens onboard uma placa-mãe tiver, mais o desempenho do computador será
comprometido. Isso porque o processador acaba tendo que executar as tarefas dos dispositivos integrados.
Na maioria dos casos, placas de som e rede onboard não influenciam significantemente no desempenho,
mas placas de vídeo e modems sim.
As placas de vídeo, mesmo os modelos mais simples, possuem um chip gráfico que é responsável pela
geração de imagens. Este, por sua vez, requer memória para tal, principalmente quando trata imagens em
3D. Uma placa de vídeo onboard, mesmo quando acompanhada de um chip gráfico integrado, acaba
"tomando atenção" do processador, além de usar parte da memória RAM.
Se um computador é comprado para uso em uma loja ou em alguma aplicação que não requer muito
desempenho, a compra de um computador com placa-mãe onboard pode ser viável. No entanto, quem
deseja uma máquina para jogos e aplicações mais pesadas deve pensar seriamente em adquirir uma placamãe "offboard", isto é, com nenhum item integrado, ou no máximo, com placa de som ou rede onboard.
Existe uma série de empresas que fabricam placas-mãe. As marcas mais conhecidas são: Asus, Abit,
Gigabyte, Soyo, PC Chips, MSI, Intel e ECS. Apesar da maioria dessas fabricantes disponibilizarem bons
produtos, é recomendável pesquisar sobre um modelo de seu interesse para conhecer suas vantagens e
desvantagens. Para isso, basta digitar o nome do modelo em sites de busca. Geralmente, o resultado
mostra fóruns de discussão onde os participantes debatem sobre a placa-mãe em questão. A pesquisa vale
a pena, afinal, a placa-mãe é um item de importância extrema ao computador.
Barramentos
Barramentos (ou, em inglês, bus) são, em poucas palavras, padrões de comunicação utilizados em
computadores para a interconexão dos mais variados dispositivos. Aqui, você conhecerá algumas
características dos principais barramentos presentes nos PCs, como ISA, AGP, PCI, PCI Express e AMR.
Note que muitos desses padrões já não são utilizados em computadores novos, mesmo assim, conhecê-los
é importante.
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Antes de começarmos, é importante você saber que, no decorrer deste texto, utilizaremos com certa
freqüência a palavra slot. Esse termo faz referência aos encaixes físicos de cada barramento para a
conexão de dispositivos (placas de vídeo, placas de rede, etc). Em geral, cada barramento possui um tipo
de slot diferente.
Barramento ISA (Industry Standard Architecture)
O barramento ISA é um padrão não mais utilizado, sendo encontrado apenas em computadores antigos.
Seu aparecimento se deu na época do IBM PC e essa primeira versão trabalha com transferência de 8 bits
por vez e clock de 8,33 MHz (na verdade, antes do surgimento do IBM PC-XT, essa valor era de 4,77
MHz).
Na época do surgimento do processador 286, o barramento ISA ganhou uma versão capaz de trabalhar
com 16 bits. Dispositivos anteriores que trabalhavam com 8 bits funcionavam normalmente em slots com
o padrão de 16 bits, mas o contrário não era possível, isto é, de dispositivos ISA de 16 bits trabalharem
com slots de 8 bits, mesmo porque os encaixes ISA de 16 bits tinham uma extensão que os tornavam
maiores que os de 8 bits, conforme indica a imagem abaixo:
Slots ISA
Repare na imagem acima que o slot contém uma divisão. As placas de 8 bits utilizam somente a parte
maior. Como você já deve ter imaginado, as placas de 16 bits usam ambas as partes. Por conta disso, as
placas-mãe da época passaram a contar apenas com slots ISA de 16 bits. Curiosamente, alguns modelos
foram lançados tendo tanto slots de 8 bits quanto slots de 16 bits.
Se você está acostumado com slots mais recentes, certamente percebeu o quão grandes são os encaixes
ISA. O de 16 bits, por exemplo, conta com 98 terminais. Por aí, é possível perceber que as placas de
expansão da época (isto é, placas de vídeo, placas de som, placas de modem, etc) eram igualmente
grandes. Apesar disso, não era difícil encontrar placas que não utilizavam todos os contatos dos slots ISA,
deixando um espaço de sobra no encaixe.
Com a evolução da informática, o padrão ISA foi aos poucos perdendo espaço. A versão de 16 bits é
capaz de proporcionar transferência de dados na casa dos 8 MB por segundo, mas dificilmente esse valor
é alcançado, ficando em torno de 5 MB. Como essa taxa de transferência era suficiente para determinados
dispositivos (placas de modem, por exemplo), por algum tempo foi possível encontrar placas-mãe que
contavam tanto com slots ISA quanto com slots PCI (o padrão sucessor).
Barramento PCI (Peripheral Component Interconnect)
O barramento PCI surgiu no início de 1990 pelas mãos da Intel. Suas principais características são a
capacidade de transferir dados a 32 bits e clock de 33 MHz, especificações estas que tornaram o padrão
capaz de transmitir dados a uma taxa de até 132 MB por segundo. Os slots PCI são menores que os slots
ISA, assim como os seus dispositivos, obviamente.
Mas, há uma outra característica que tornou o padrão PCI atraente: o recurso Bus Mastering. Em poucas
palavras, trata-se de um sistema que permite a dispositivos que fazem uso do barramento ler e gravar
33
dados direto na memória RAM, sem que o processador tenha que "parar" e interferir para tornar isso
possível. Note que esse recurso não é exclusivo do barramento PCI.
Slots PCI
Outra característica marcante do PCI é a sua compatibilidade com o recurso Plug and Play (PnP), algo
como "plugar e usar". Com essa funcionalidade, o computador é capaz de reconhecer automaticamente os
dispositivos que são conectados ao slot PCI. Atualmente, tal capacidade é trivial nos computadores, isto é,
basta conectar o dispositivo, ligar o computador e esperar o sistema operacional avisar sobre o
reconhecimento de um novo item para que você possa instalar os drivers adequados (isso se o sistema
operacional não instalá-lo sozinho). Antigamente, os computadores não trabalhavam dessa maneira e o
surgimento do recurso Plug and Play foi uma revolução nesse sentido. Além de ser utilizada em
barramentos atuais, essa funcionalidade chegou a ser implementada em padrões mais antigos, inclusive no
ISA.
O barramento PCI também passou por evoluções: uma versão que trabalha com 64 bits e 66 MHz foi
lançada, tendo também uma extensão em seu slot. Sua taxa máxima de transferência de dados é estimada
em 512 MB por segundo. Apesar disso, o padrão PCI de 64 bits nunca chegou a ser popular. Um dos
motivos para isso é o fato de essa especificação gerar mais custos para os fabricantes. Além disso, a
maioria dos dispositivos da época de auge do PCI não necessitava de taxas de transferência de dados
maiores.
Barramento PCI-X (Peripheral Component Interconnect Extended)
Muita gente confunde o barramento PCI-X com o padrão PCI Express (mostrado mais abaixo), mas
ambos são diferentes. O PCI-X nada mais é do que uma evolução do PCI de 64 bits, sendo compatível
com as especificações anteriores. A versão PCI-X 1.0 é capaz de operar nas freqüêcias de 100 MHz e 133
MHz. Neste última, o padrão pode atingir a taxa de transferência de dados de 1.064 MB por segundo. O
PCI-X 2.0, por sua vez, pode trabalhar também com as freqüências de 266 MHz e 533 MHz.
Slot PCI-X
Barramento AGP (Accelerated Graphics Port)
Se antes os computadores se limitavam a exibir apenas caracteres em telas escuras, hoje eles são capazes
de exibir e criar imagens em altíssima qualidade. Mas, isso tem um preço: quanto mais evoluída for uma
aplicação gráfica, em geral, mais dados ela consumirá. Para lidar com o volume crescente de dados
34
gerados pelos processadores gráficos, a Intel anunciou em meados de 1996 o padrão AGP, cujo slot serve
exclusivamente às placas de vídeo.
A primeira versão do AGP (chamada de AGP 1.0) trabalha a 32 bits e tem clock de 66 MHz, o que
equivale a uma taxa de transferência de dados de até 266 MB por segundo, mas na verdade, pode chegar
ao valor de 532 MB por segundo. Explica-se: o AGP 1.0 pode funcionar no modo 1x ou 2x. Com 1x, um
dado por pulso de clock é transferido. Com 2x, são dois dados por pulso de clock.
Em meados de 1998, a Intel lançou o AGP 2.0, cujos diferenciais estão na possibilidade de trabalhar
também com o novo modo de operação 4x (oferecendo uma taxa de transferência de 1.066 MB por
segundo) e alimentação elétrica de 1,5 V (o AGP 1.0 funciona com 3,3 V). Algum tempo depois surgiu o
AGP 3.0, que conta com a capacidade de trabalhar com alimentação elétrica de 0,8 V e modo de operação
de 8x, correspondendo a uma taxa de transferência de 2.133 MB por segundo.
Além da alta taxa de transferência de dados, o padrão AGP também oferece outras vantagens. Uma delas
é o fato de sempre poder operar em sua máxima capacidade, já que não há outro dispositivo no
barramento que possa, de alguma forma, interferir na comunicação entre a placa de vídeo e o processador
(lembre-se que o AGP é compatível apenas com placas de vídeo). O AGP também permite que a placa de
vídeo faça uso de parte da memória RAM do computador como um incremento de sua própria memória,
um recurso chamado Direct Memory Execute.
Slot AGP 8x (3.0)
Quanto ao slot, o AGP é ligeiramente menor que um encaixe PCI. No entanto, como há várias versões do
AGP, há variações nos slots também (o que é lamentável, pois isso gera muita confusão). Essas diferenças
ocorrem principalmente por causa das definições de alimentação elétrica existentes entre os dispositivos
que utilizam cada versão. Há, por exemplo, um slot que funciona para o AGP 1.0, outro que funciona para
o AGP 2.0, um terceiro que trabalha com todas as versões (slot universal) e assim por diante. A ilustração
abaixo mostra todos os tipos de conectores:
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As variações do AGP
Como você deve ter reparado na imagem acima, o mercado também conheceu versões especiais do AGP
chamadas AGP Pro, direcionadas a placas de vídeo que consomem grande quantidade de energia.
Apesar de algumas vantagens, o padrão AGP acabou perdendo espaço e foi substituído pelo barramento
PCI Express.
Barramento PCI Express
O padrão PCI Express (ou PCIe ou, ainda, PCI-EX) foi concebido pela Intel em 2004 e se destaca por
substituir, ao mesmo tempo, os barramentos PCI e AGP. Isso acontece porque o PCI Express está
disponível em vários segmentos: 1x, 2x, 4x, 8x e 16x (há também o de 32x, mas até o fechamento deste
artigo, este não estava em uso pela indústria). Quanto maior esse número, maior é a taxa de transferência
de dados. Como mostra a imagem abaixo, esse divisão também reflete no tamanho dos slots PCI Express:
Slots PCI Express 16x (branco) e 1x (preto)
O PCI Express 16x, por exemplo, é capaz de trabalhar com taxa de transferência de cerca de 4 GB por
segundo, característica que o faz ser utilizado por placas de vídeo, um dos dispositivos que mais geram
dados em um computador. O PCI Express 1x, mesmo sendo o mais "fraco", é capaz de alcançar uma taxa
de transferência de cerca de 250 MB por segundo, um valor suficiente para boa parte dos dispositivos
mais simples.
Com o lançamento do PCI Express 2.0, que aconteceu no início de 2007, as taxas de transferência da
tecnologia praticamente dobraram.:
Barramentos AMR, CNR e ACR
Os padrões AMR (Audio Modem Riser), CNR (Communications and Network Riser) e ACR (Advanced
Communications Riser) são diferentes entre si, mas compartilham da idéia de permitir a conexão à placamãe de dispositivos Host Signal Processing (HSP), isto é, dispositivos cujo controle é feito pelo
processador do computador. Para isso, o chipset da placa-mãe precisa ser compatível. Em geral, esses
slots são usados por placas que exigem pouco processamento, como placas de som, placas de rede ou
placas de modem simples.
O slot AMR foi desenvolvido para ser usado especialmente para funções de modem e áudio. Seu projeto
foi liderado pela Intel. Para ser usado, o chipset da placa-mãe precisava contar com os circuitos AC'97 e
MC'97 (áudio e modem, respectivamente). Se comparado aos padrões vistos até agora, o slot AMR é
muito pequeno:
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O padrão CNR, por sua vez, surgiu praticamente como um substituto do AMR e também tem a Intel
como principal nome no seu desenvolvimento. Ambos são, na verdade, muito parecidos, inclusive nos
slots. O principal diferencial do CNR é o suporte a recursos de rede, além dos de áudio e modem.
Em relação ao ACR, trata-se de um padrão cujo desenvolvimento tem como principal nome a AMD. Seu
foco principal são as comunicações de rede e USB. Esse tipo foi por algum tempo comum de ser
encontrado em placas-mãe da Asus e seu slot é extremamente parecido com um encaixe PCI, com a
diferença de ser posicionado de forma contrária na placa-mãe, ou seja, é uma espécie de "PCI invertido".
Outros barramentos
Os barramentos mencionados neste texto foram ou são bastante utilizados pela indústria, mas há vários
padrões que, por razões diversas, tiveram aceitação mais limitada no mercado. É o caso, por exemplo, dos
barramentos VESA, MCA e EISA:
VESA: também chamado de VLB (VESA Local Bus), esse padrão foi estabelecido pela Video
Electronics Standards Association (daí a sigla VESA) e funciona, fisicamente, como uma extensão do
padrão ISA (há um encaixe adicional após um slot ISA nas placas-mãe compatíveis com o padrão). O
VLB pode trabalhar a 32 bits e com a freqüência do barramento externo do processador (na época, o
padrão era de 33 MHz), fazendo com que sua taxa de transferência de dados pudesse alcançar até 132 MB
por segundo. Apesar disso, a tecnologia não durou muito tempo, principalmente com a chegada do
barramento PCI;
MCA: sigla para Micro Channel Architecture, o MCA foi idealizado pela IBM para ser o substituto do
padrão ISA. Essa tecnologia trabalha à taxa de 32 bits e à freqüência de 10 MHz, além de ser compatível
como recursos como Plug and Play e Bus Mastering. Um dos empecilhos que contribuiu para a não
popularização do MCA foi o fato de este ser um barramento proprietário, isto é, pertencente à IBM. Por
conta disso, empresas interessadas na tecnologia tinham que pagar royalties para inserí-la em seus
produtos, idéia essa que, obviamente, não foi bem recebida;
EISA: sigla de Extended Industry Standard Architecture, o EISA é, conforme o nome indica, um
barramento compatível com a tecnologia ISA. Por conta disso, pode operar a 32 bits, mas mantém sua
freqüência em 8,33 MHz (a mesma do ISA). Seu slot é praticamente idêntico ao do padrão ISA, no
entanto, é mais alto, já que utiliza duas linhas de contatos: a primeira é destinada aos dispositivos ISA,
enquanto que a segunda serve aos dispositivos de 32 bits.
37

1 A Ementa da Disciplina Técnicas de Manutenção de

Transcrição

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