Motherboards 772KB Jun 20 2012 02:10:39 PM

Motherboard
Hardware para Redes e PC’s
Motherboard, ou Mainboard, ou System Board (mobo), é a
placa central ou circuito primário, considerada o
elemento mais importante no computador.
Motherboards
Permite que o processador comunique com os periféricos
instalados.
Componentes
•
Processador (circuitos digitais que realizam operações como cópia de
dados, acesso a memórias, operações lógicas e matemáticas)
•
Memória RAM (memória de acesso aleatório, de leitura e escrita. A
informação é perdida quando a alimentação da memória é desligada)
•
Circuitos de apoio (onde se incluem os Clocks e os Osciladores.
Contribuem para o Sincronismo dos elementos lógicos do
computador)
•
Placas controladoras (Parte do Hardware que comanda as outras partes
da máquina)
•
Conectores de barramento PCI (elemento para conectar periféricos)
•
Chipset (cérebro da placa-mãe, faz a comunicação do processador
com as memórias)
• ATX (Advanced Tecnology Extended)
– Aperfeiçoamento da placa AT
• maior espaço interno, proporcionando uma
ventilação adequada
• conectores de teclado e mouse no formato PS/2
(conectores menores)
• conectores ligados directamente à motherboard,
sem a necessidade de cabos
• melhor posicionamento do processador
Tipos de motherboards
AT (Advanced Tecnology)
– Uso entre 1983 e 1996
– Espaço reduzido dificulta a circulação de ar,
podendo causar danos na máquina.
– O computador não se desliga
automaticamente (limitação)
Bios Plug and Play
Sistema Operativo PNP
ESCD
Sistema Operativo PnP
Extended System Configuration Data
• Todos os sistemas operativos após
Windows 95 são PnP.
• Ficheiro que contém informações acerca
dos dispositivos PnP
• Os processos PnP existentes no S.O.
completam o processo de configuração
iniciado pelo BIOS. Isto passa-se para
cada dispositivo PnP
Pnp
PnP
• O PnP automatiza várias tarefas que
normalmente eram executadas
manualmente ou através de utilitários,
fornecidos pelos fabricantes do hardware.
(drivers..)
Algumas das Tarefas
• INTERRUPT REQUESTS (IRQ)
• DMA
• ENDEREÇOS DE MEMÓRIA
• CONFIGURAÇÃO I/O
INTERRUPT REQUESTS (IRQ)
• IRQ, conhecido interrupt de hardware
• Usado pelos dispositivos periféricos
para chamar a atenção do processador
• Antes do PCI, cada componente de
hardware precisava de um IRQ
separado
• Com PCI, este gere os interrupts de
hardware no “bridge” do barramento,
permitindo o uso de IRQW de sistema
para múltiplos dispositivos PCI
DMA
Direct Memory Access
• O dispositivo é configurado para aceder
directamente à memória do sistema sem
intervenção do processador
IRQ(Interrupt ReQuest) – Interrupções
Os IRQ não são mais que circuitos que ajudam o
processador a lidar com informação que é necessária
ser processada em momentos não determinados
(aleatórios), como são por exemplo sinais do teclados,
dos discos, da placa de rede, etc.
Cada dispositivo (teclado, drives de discos ou disquetes,
placas de rede, etc) possuíam um IRQ. Igualmente
determinados circuitos electrónicos internos possuem
IRQs próprios (Ex: System Timer, Real Time Clock,
etc)
O microprocessador trata os IRQs com prioridades
diferentes, dependendo da importância. Quando surge
um IRQ o microprocessador pode parar a execução
de um processo (pôr em espera), e atender de
imediato ao dispositivo que envia a interrupção.
IRQ
Função
IRQ 0 System Timer
IRQ 1 Teclado
Controlador de
IRQ 2 interrupções
portas série 2 e 4
IRQ 3 (COM2 e COM4)
IRQ 4 COM1 e COM3
IRQ 5 dispositivo Audio
IRQ 6 Drive de disquetes
porta paralela
IRQ 7 (LPT1)
IRQ 8 Real Time Clock
IRQ 9 Placa gráfica
etc
etc
ENDEREÇOS DE MEMÓRIA
• Muitos dispositivos têm assignada uma
área de memória para seu uso exclusivo
• Assim o hardware tem os recursos
necessários a trabalhar adequadamente
CONFIGURAÇÃO I/O
BUS MASTERING
• É um aperfeiçoamento que permite às
placas vídeo tomar conta do barramento
(caso suporte Bus Mastering)
• Este parâmetro define as portas
usadas pelo dispositivo para o
envio e recepção de informação
• Assim a placa vídeo pode executar
directamente transferências de e para
memória do sistema
• Aumenta assim a performance em
certas operações de vídeo (3D..)
Barramento AGP
BUS MASTERING
• Além das placas de vídeo, este
processo também foi acrescentado
aos discos IDE/ATA
• Assim o PC pode tratar mais de
uma tarefa simultaneamente.
• O disco duro pode enviar dados
continuamente para a RAM,
enquanto o processador executa
outra tarefas
Accelerated Graphics Port
• Desenvolvido pela INTEL
• Modo de aumentar a performance e a
velocidade do hardware gráfico ligado ao
PC
Barramento AGP
Objectivos
• Libertar o barramento PCI do trabalho
com dados gráficos, concentrando-se
noutras aplicações
• Fornecer uma maior largura de banda
dentro do sistema de vídeo
Barramento AGP
• Introduzido com Pentium III e chipset
82440LX da Intel
• ALI e VIA lançaram chipsets e placas
compatíveis com AGP
• É um barramento encontrado a partir daí
em qualquer motherboard
• Jogos 3D com rendimento maior que PCI
Barramento AGP
• Baseado no barramento PCI
• Não é propriamente um barramento de
sistema
• Ligação ponto a ponto
• Placa gráfica é único dispositivo ligado
através do AGP ao processador e à
memória
AGP
• Tem 2 importantes aperfeiçoamentos em
relação ao PCI
• Maior performance
• Acesso directo à memória
AGP
• Barramento 32 bits com uma
frequência 66Mhz
• 1 seg capaz de transferir 32 bits (4
bytes) de dados 66 milhões de
vezes.
• Esta taxa de transferência pode ser
aumentada
• Não tem mais dispositivos ligados,
capaz de operar na máxima
capacidade de ligação
PCI
• Numa placa PCI, cada mapa de texturas
é armazenado 2x.
• Primeiro é carregado do disco duro para
a memória do sistema.
• Quando for necessário é então
carregado da memória para o CPU para
ser processado.
• Aí é enviado novamente através do
barramento PCI para placa gráfica e
armazenado no framebuffer da placa
PCI
AGP
• Armazena os Mapas de texturas somente
uma vez
• Cada mapa de textura é processado e
armazenado 2x.
GART
• Graphics Address Remapping Table é o
chipset-chave para este processo
• Uma pelo sistema
• Outra pela placa gráfica
AGP
• GART reserva porções da memória de
sistema para armazenar mapas de
texturas
• Faz com que tanto o processador como a
placa gráfica assumam que os mapas
estão todos no framebuffer
AGP
• Actualmente existem 3 especificações
• AGP 1.0
• AGP 2.0, inclui a versão original 1.0 e tem
3 modos de operação
• AGP Pro, baseado no 2.0 tem um slot
maior especial para placas gráficas de
nível profissional
Barramento PC CARD
PCMCIA e CardBUS
• PC Card ou PCMCIA é o
barramento usado pelos portáteis
• 1ª Geração esteve ligada
tecnicamente ao ISA
• No CardBus a ligação já é feita ao
barramento PCI, trabalhando a 32
bits
• Barramento Hot Swap, permite-nos
retirar ou introduzir os adaptadores
com computador ligado
Barramento PC CARD
PCMCIA e CardBUS
Nos PC Cards encontramos dispositivos
como:
• Modems
• Placas de rede
• Unidades de memória
• Unidades de armazenamento de dados
USB
Universal Serial Bus
•
•
•
•
•
USB
• Cada dispositivo pode consumir até
um máximo de 6 Megabits/seg de
largura de banda
• Detecção simples, solicitando os
drivers
• Existindo, activa-o e estabelece a
comunicação com ele
• Podem ser ligados/desligados em
qualquer altura…
Barramento externo
Utiliza-se para ligar periféricos variados
Teclados
Câmaras de vídeo…
Podemos ligar dum modo simples e
standard até um máximo de 127
dispositivos ao computador
USB
• Ligação através dum cabo, embutido
no dispositivo
• Na outra ponta encontramos conector
tipo A ou
• Um socket que aceita conector tipo B
• Evita-se assim as confusões de
ligações e temos a certeza de que
essa ligação estará correcta, pelo
menos por esse lado
USB
• Normalmente os computadores têm
algumas portas USB, embora possamos
colocar placa USB com 2 ou mais portas
• Hub USB, assim ligamos todos os
dispositivos USB
• Normalmente tem 4 portas, embora possa
ter mais.
USB
• Permite-nos ligar até 127 dispositivos ao
computador, seja directamente ou através
do HUB
• Cabo USB pode ter comprimento máximo
de 5m, no caso de uso de HUB já se
estende até 30m (6cabosx5m)
• Taxa de transferência a 12 Mbits/s
USB
• Cabo USB tem 2 condutores para a
alimentação dos +5 V e massa e um par
entrançado para transmissão de dados
• Dispositivos são Hot Swappable, podem
ser ligados/desligados sem precisar
desligar computador ou reiniciá-lo…
USB
USB
Há 3 tipos de escolha:
Modo de funcionamento :
• Atribuição de endereço. Processo
chamado de Enumeração
• Computador decide para cada dispositivo
qual o tipo de transferência de dados que
vai utilizar.
•
Interrupt, utilizado para dispositivos com pouco fluxo de
dados (Teclado / Rato)
•
Bulk, para dispositivos que recebem dados num grande
pacote duma só vez (Impressoras)
•
Isócronos (Isochronous), tipo utilizado quando os dados
fluem em tempo real e sem correcção de erros, entre
computador e o dispositivo (colunas de som)
USB
Actualmente existe USB 2.0
• Mantém mesmas características
• Compatível com versão anterior
• Capacidade de transferência de 480Mbps
PCI – Evolução do Barramento
A fig. representa um
gráfico, que mostra a
evolução teórica de
dispositivos Ethernet
(placas de rede) e SCSI
(discos), comparativamente
com os barramentos de
expansão disponíveis num
PC até 1999.
Os 533MB do Barramento
começa a ser insuficiente
em 1999, para dispositivos
E/S mais rápidos e
complexos:
GigabitEthernet..
Daí a razão do
aparecimento do PCI-X.
PCI-X
PCI-X
• O PCI-X permite o projecto de sistemas e
dispositivos que podem operar até
frequências de 133Mhz, utilizando 64 ou
32 bits de dados.
• A tecnologia PCI-X aproveita o barramento
PCI convencional e fornece um aumento de
largura de banda até cerca de 8x mais do que
a largura de banda do PCI 1.0 (133MB/s)
• Largura de dados 64 bits
Frequência de operação 133Mhz
permitindo atingir uns teóricos 1066MB/s
• Mas não é só nos Mhz e nos MB/s que o
PCI-X revela aumento de desempenho,
embora seja bandeira do marketing
PCI-X
PCI-X
Melhoramentos perante PCI convencional
Melhoramentos perante PCI convencional
• Transacções separadas
• Estados de espera optimizados
O dispositivo PCI convencional suporta
transacções atrasadas. Neste caso, o
dispositivo que requer os dados tem de
“perguntar” ao emissor se o seu pedido já
foi atendido e se os dados já estão prontos
Aqui o dispositivo que requer dados envia
um sinal ao emissor, o qual o informa de
que o seu pedido foi aceite.
Os dispositivos que suportam o barramento PCI
convencional muitas vezes adicionam estados de
espera, ou ciclos de relógio, nas suas transacções. Isto
para “empatar” o barramento, no caso em que um
dispositivo ainda não está pronto para proceder à
transacção.
Por isso se tem debatido acerca das larguras de banda
serem meramente teóricas!
PCI-X
PCI-X
Melhoramentos perante PCI convencional
Melhoramentos perante PCI convencional
• O PCI-X elimina o uso de estados de espera.
Como funciona então?
• Quando um dispositivo PCI-X não tem dados
para transferir, retira-se automaticamente do
barramento para dar lugar a outro que o
queira, aumentando não só a eficiência da
utilização do barramento, como da memória
principal.
• É completamente RETROCOMPATÍVEL com
PCI aos níveis da placa de expansão, driver
do dispositivo e sistema (placa mãe). Uma
placa PCI-X pode operar num computador
PCI e vice-versa. O mesmo se passa com
drivers e sistemas operativos.
Se a placa e o sistema suportam PCI-X, então
ambos poderão tirar partido do aumento de
frequência de operação
PCI-X
Se em determinado
segmento de um
barramento PCI-X se
encontram somente
dispositivos PCI-X,
então o barramento
opera em modo PCI-X
Uma placa mãe (chipset)
que suporte PCI-X ajusta
automaticamente a
frequência de operação
do barramento para
coincidir com o
dispositivo mais lento
desse segmento
Uma placa mãe pode
automaticamente
trocar de modo de
operação entre
convencional e PCIX, dependendo do
tipo de placas de
expansão que estão
instaladas no
segmento do
barramento.
A frequência de
operação é
automaticamente
ajustada àquela do
dispositivo mais
lento.
Resumo PCI-X ¨ PCI Express
•
•
•
PCI-X
PCI-X 2.0, uma nova e mais rápida versão do PCI-X 1.0
e do PCI convencional
PCI Express, o último avanço do velhinho PCI.
No caso de uma transferência de dados estar a decorrer,
mas se aparecer uma outra de maior prioridade que
precisa do barramento, algum dispositivo terá que fazer a
arbitragem. (aplicações de tempo real - vídeo streaming
em exemplo).
PCI Express evita estes problemas fornecendo
segmentos de barramento dedicados (tipo ponto-aponto), possibilitando multitransferências em simultâneo
Se por acaso existe uma placa que opere a 33Mhz
então todo o barramento opera a essa frequência.
Na fig. podemos ver várias combinações
possíveis entre frequências de operação de
placas de expansão e placas mãe.