Parte 7: Placas Mãe
A função da placa mãe é criar meios para que o processador possa comunicar-se com todos os demais periféricos do micro com a maior velocidade e confiabilidade possíveis. O nome “placa mãe” é mais do que justo, já que todos os demais componentes são encaixados nela.
O suporte a novas tecnologias, as possibilidades de upgrade e, até certo ponto, a própria performance do equipamento, são determinados pela placa mãe.
Formatos
Outra grande diferença fica por conta da fonte inteligente usada nos gabinetes ATX. O uso da fonte ATX permite que o micro seja desligado via software, possa ser programado para ligar sozinho em horários determinados, etc. recursos que até algum tempo atrás só podiam ser encontrado nos micros de grife.
Apesar de ainda podermos encontrar à venda placas mãe em ambos os padrões, a tendência é que o padrão AT seja completamente substituído pelo ATX.
Um terceiro padrão que vem se tornando comum é o micro ATX, uma variação do ATX, que consiste em placas ATX menores, mais ou menos do tamanho de uma placa AT. Estas placas podem ser instaladas em gabinetes AT comuns, mas de qualquer forma é preciso usar uma fonte ATX.
Micro ATX
Componentes da Placa Mãe
Independentemente de seu formato ou modelo, encontramos basicamente sempre os mesmos componentes numa placa mãe. Temos: Slots ISA, PCI e AGP para o encaixe de placas de vídeo, de som, modems e outros periféricos; soquetes para o encaixe de módulos de memória e também do processador; portas seriais e paralelas, controladora de drives de disquetes, interfaces IDE, conectores para o teclado e fonte de alimentação, portas USB, reguladores de tensão e, é claro, o BIOS e o Chipset.
Chipset
Seguramente o chipset é o componente mais importante da placa mãe, pois é ele quem comanda todo o fluxo de dados entre o processador, as memórias e os demais componentes. Os barramentos ISA, PCI e AGP, assim como as interfaces IDE, portas paralelas e seriais, além da memória RAM e do cache, são todos controlados pelo chipset.
O chipset é composto internamente de vários outros pequenos chips, um para cada função que ele executa. Temos um chip controlador das interfaces IDE, outro controlador das memórias, etc. Daí o nome Chipset, ou "conjunto de chips". Existem vários modelos de chipsets. Nas placas para processadores Pentium III por exemplo, temos uma predominância dos chipsets i440BX, Via Apollo Pro 133, i810 e i815.
O Chipset também determina quais as frequências de barramento a placa mãe irá suportar, e consequentemente, quais processadores poderão ser usados. As placas mãe para Pentium II equipadas com o chipset LX por exemplo, são capazes de funcionar a apenas 66 MHz, suportando apenas o Pentium II de até 333 MHz e o Celeron. Placas equipadas com o Chipset BX já suportam barramento de 100 MHz, podendo suportar todos os processadores Pentium II, além do Celeron e do Pentium III.
Quando for adquirir uma placa mãe, procure saber qual é o chipset utilizado, e quais processadores ela suporta.
BIOS
BIOS significa “Basic Input Output System”, ou, em Português, “sistema básico de entrada e saída”. O BIOS é a primeira camada de software do sistema, a mais intimamente ligada ao hardware, e é encarregado de reconhecer os componentes de hardware instalados, dar o boot, e prover informações básicas para o funcionamento do micro.
O BIOS é gravado em um pequeno chip instalado na placa mãe. Cada modelo de BIOS é personalizado para um modelo específico de placa, não funcionando em nenhum outro. Assim como o cartão de crédito e a escova de dentes, o BIOS é “pessoal e intransferível”.
Muitos dos recursos do BIOS podem ser configurados. Para facilitar esta tarefa, utilizamos mais um pequeno programa, chamado Setup. Para entrar no Setup, basta pressionar a tecla DEL durante a contagem de memória.
Quando inicializamos o sistema, o BIOS conta a memória disponível, identifica dispositivos plug-and-play instalados no micro e realiza uma checagem geral dos componentes instalados. Este procedimento é chamado de POST (Power-on Self Test) e se destina a verificar se existe algo de errado com algum componente, além de verificar se foi instalado algum dispositivo novo. Somente após o POST, o BIOS entrega o controle do micro ao Sistema Operacional. Surge então a mensagem: “Iniciando o Windows 98”, ou qualquer outra, dependendo do sistema operacional instalado.
Cache L2
O cache começou a ser utilizado apartir dos micros 386. Inicialmente o cache fazia parte da placa mãe, sendo formado por alguns chips soldados a ela. Apartir do 486, tivemos uma pequena quantidade de cache integrada ao próprio núcleo do processador, mas, continuamos usando cache na placa mãe. Tivemos então a distinção entre o cache L1 integrado ao processador e o cache L2 que fazia parte da placa mãe.Com o avanço das técnicas de produção, os processadores passaram a utilizar multiplicadores cada vez maiores, fazendo com que o cache L2 integrado à placa mãe fosse tornando-se cada vez mais ineficiente, já que ele trabalhava a 66 ou a 100 MHz, na mesma frequência da placa mãe, enquanto o processador operava a uma frequência muito maior.
Tivemos então a segunda mudança da história do cache: integrar também o cache L2 ao processador, o que permite manter o cache funcionando sempre à metade da frequência do processador (como no Pentium II) ou mesmo integrar cache capaz de acompanhar a frequência do processador (como no Celeron com cache ou no Pentium III Coppermine).
Como já temos cache em quantidade e velocidade suficiente integrado ao processador, não é mais preciso integra-lo à placa mãe. Com excessão das placas mãe soquete 7, usadas em conjunto com o K6-2, K6-3 e processadores soquete 7 antigos, nenhum modelo de placa mãe vendido atualmente traz cache L2.
Porém, a dois ou três anos atrás, na época dos Pentium MMX’s e K6’s o cenário era bem diferente. Ninguém pensava e comprar uma placa mãe que não trouxesse pelo menos 512 KB de cache L2.
Algumas placas mãe um pouco mais antigas, não vêm com cache algum, trazendo em seu lugar, um encaixe para um módulo COAST (Cache On a Stick). Neste caso, o módulo de memória cache deve ser adquirido separadamente. Os módulos COAST são difíceis de encontrar e razoavelmente caros. Um módulo de 512 KB, por exemplo, custa entre 30 e 40 reais.
Apesar de não serem mais fabricadas placas mãe com soquetes para módulos COAST, é bem possível que você se depare com uma ao mexer em um micro um pouco mais antigo.
Existem também, casos de placas mãe com chips falsos de cache. Ao invés de módulos de memória cache, temos soldados na placa mãe encapsulamentos ocos, com a inscrição “Write Back” em baixo relevo. Durante o POST, o suposto cache é também identificado como “Write Back”, apesar de não existir cache algum.
Este tipo de golpe foi muito utilizado em placas mãe mais baratas, principalmente as fabricadas entre 94 e 97. Para reconhecer uma placa mãe deste tipo, basta verificar se existe a inscrição “Write Back” estampada nos módulos de cache ou se o cache é identificado como “Write Back” na tela de relatório do POST.
Encaixe para o processador
A partir dos micros 486, foi criado um novo tipo de encaixe para o processador, chamado de ZIF (“Zero Inserction Force” ou força de inserção zero). Nestes encaixes, basta levantar a alavanca que fica ao lado, para podermos encaixar suavemente o processador, e baixá-la para que ele fique firmemente preso.
Existem variações do soquete ZIF, que vão do soquete 1 ao soquete 7. Uma boa forma de verificar quais processadores são suportados por uma placa mãe é simplesmente verificar qual é o soquete utilizado. Você encontrará esta informação estampada em baixo relevo no próprio soquete.
Entendendo a evolução dos encaixes
Atualmente, este problema vem tornando-se cada vez mais evidente. O Celeron, dependendo do modelo, pode vir tanto no formato SEPP (Slot 1) quanto no formato PPGA (Soquete 370). O Pentium III também possui duas variações, podendo ser encontrado em formato SEPP e FC-PGA (Soquete 370). As versões antigas do Athlon utilizam seu encaixe próprio, o Slot A, enquanto o Athlon Thunderbird, junto com o Duron, utilizam o Soquete A.
Tudo começou com o Soquete 7, usado em placas mães que suportam do Pentium ao K6-2. O soquete 7 é um encaixe quadrado, de 321 pinos. Assim como ainda é possível encontrar processadores K6-2 à venda, ainda é possível encontrar vários modelos de placas mãe soquete 7 à venda, que além do K6-2, suportam o K6-3 e processadores soquete 7 antigos, como o Pentium e o MMX, bastando configurar corretamente a placa mãe.
O próximo encaixe foi criado pela Intel, e batizado de Slot 1. O slot 1 tem um formato parecido com o encaixe de um cartucho de video game. O slot 1 equipa as placas mães para processadores Pentium II, Celeron e Pentium III.
A algum tempo atrás, a Intel resolveu mudar o encaixe dos seus processadores, passando do slot 1 para o Soquete 370, o encaixe usado por todos os processadores Intel produzidos atualmente. O soquete 370 é fisicamente parecido com o antigo soquete 7, porém possui uma linha de contatos a mais (370 contatos ao todo, daí seu nome). Os processadores Celeron e Pentium III PPGA ou FC-PGA (que usam o soquete 370) podem ser instalados em placas mães Slot 1 usando um adaptador. A vantagem do soquete 370 sobre o Slot 1 é o fato de ser um padrão mais barato, que permite baratear tanto as placas mãe quanto os processadores.
A AMD optou por criar seu próprio padrão, chamado Slot A. O slot A é fisicamente muito parecido com o slot 1 da Intel, a única diferença visível entre os dois é a diferente posição do pino central (que divide o slot em dois) que impede que algum desavisado tente encaixar um Athlon numa placa para Pentium II ou vice-versa, o que danificaria o processador.
O Slot A é usado pelos processadores Athlon antigos, mas não suporta os processadores Athlon Thunderbird e Duron, que usam um encaixe mais moderno, o Soquete A. Ao contrário dos processadores Intel, não existe nenhum adaptador Soquete A > Slot A.
A seguir vai uma lista com os processadores lançados em cada formato:
+ Soquete 7
Pentium e Pentium MMX
Cyrix 6x86, 6x86MX, 6x86MII, IDT C6
K6, K6-2 e K6-3
+ Slot 1
Pentium II (todos)
Celeron de 266 a 433 Mhz
Pentium III 450, 500, 550 e 600.
As placas mais modernas suportam também o Celeron de 500 Mhz em diante assim como o Pentium III usando o adaptador.
+ Soquete 370
Pentium III 500E, 550E, 600E e de 650 Mhz em diante
Celeron 366 em diante
(os 366, 400 e 433 são fabricados nos dois formatos, slot 1 e soquete 370)
Não são suportados os processadores Slot 1, não existe adaptador.
+ Slot A
Athlons antigos (com cache L2 externo), de 500 MHz a 1 GHz
+ Soquete A
Athlon Thunderbird (com cache L2 embutido) de 700 MHz a 1.2 GHz
Duron (todos)
Jumpers
Os jumpers são pequenas peças plásticas, internamente metalizadas para permitir a passagem de corrente elétrica, sendo encaixados em contatos metálicos encontrados na placa mãe ou em vários outros tipos de placas, funcionando com uma espécie de interruptor.
Alternativas na posição de encaixe dos jumpers, permitem programar vários recursos da placa mãe, como a voltagem, tipo e velocidade do processador e memória usados, além de outros recursos. Ao montarmos um micro, os jumpers da placa mãe devem ser corretamente configurados, caso contrário podemos até mesmo danificar alguns componentes.
Em geral você encontrará jumpers apenas em placas antigas, pois praticamente todas as placas atuais são Jumperless, ou seja, não possuem jumpers, sendo toda configuração feita diretamente pelo Setup.
Barramentos
Barramentos são portas através das quais o processador pode comunicar-se com os demais componentes do micro, como a placa de vídeo. Falando em placa de vídeo, você já percebeu que todas as placas de vídeo modernas são conectadas em slots PCI ou AGP? E que placas de som e modems quase sempre usam slots ISA? Isso acontece por que placas de som e modems são periféricos relativamente lentos, para os quais o lento barramento ISA já é suficiente. Porém, as placas de vídeo, necessitam de um barramento muito mais rápido, motivo pelo qual utilizam slots PCI ou AGP.
ISA (Industry Standard Architeture) de 8 bits
Os processadores 8088, usados nos micros XT, comunicavam-se com os demais periféricos usando palavras binárias de 8 bits. Para o uso em conjunto com estes processadores, foi criado o ISA de 8 bits. Este barramento jurássico funciona usando palavras binárias de 8 bits e à uma frequência de 8 MHz, velocidade muito mais do que suficiente para um processador lento como o 8088.
ISA de 16 bits
Os processadores 286 comunicavam-se com os demais periféricos usando palavras de 16 bits. Para acompanhar esta melhora por parte do processador e permitir o uso de periféricos de 16 bits, foi criada uma extensão para o barramento ISA de 8 bits, formando o ISA de 16 bits. Este barramento, assim como o processador 286, trabalha com palavras de 16 bits, à uma frequência de 8 MHz.
Atualmente, o ISA é um barramento completamente obsoleto, afinal, convivíamos com ele desde a época do PC original, a quase 20 anos! Os slots ISA já são cada vez mais raros nas placas mãe novas, que cada vez mais trazem apenas slots PCI e AGP. A tendência é que o ISA desapareça definitivamente em breve.
Slots ISA. O menor é um Slot de 8 bits,
enquanto os demais são de 16 Bits.
MCA (Micro Chanel Architeture)
Com o surgimento dos processadores 386, que trabalhavam usando palavras binárias de 32 bits, era necessário a criação de um barramento mais avançado que o ISA para o uso de periféricos rápidos, como placas de vídeo e discos rígidos. A IBM criou então o MCA, que funcionava com palavras de 32 bits e a uma velocidade de 10 MHz, permitindo uma passagem de dados de 40 MB/s (megabytes por segundo).
O MCA possuía porém um pequeno inconveniente: foi patenteado pela IBM, de modo que somente ela podia usá-lo em seus computadores. Os demais fabricantes, sem outra escolha, foram obrigados a produzir micros com processadores 386, porém equipados somente com slots ISA. Estes micros são chamados de “AT 386” ou “AT 486”, pois apesar de utilizarem processadores 386 ou 486 usam o mesmo tipo de barramento utilizado pelos micros AT 286. O MCA caiu em desuso com o surgimento do EISA e do VLB.
Apesar de trazer recursos surpreendentes para a época em que foi lançado, como o Bus Mastering e suporte ao Plug-and-Play (foi o primeiro barramento a suportar estes recursos, isso em 87), o MCA não conseguiu se popularizar devido ao seu alto custo, incompatibilidade com o ISA e, principalmente, por ser uma arquitetura fechada.
EISA (Extended ISA)
Este novo barramento foi uma resposta dos demais fabricantes liderados pela Compac, ao MCA, criado e patenteado pela IBM.
Com o objetivo de ser compatível com o ISA, o EISA funciona também a 8 MHz, porém, trabalha com palavras binárias de 32 bits, totalizando a velocidade de 32 MB/s. O EISA também oferecia suporte a Bus Mastering e Plug-and-Play, com eficiência comparável à do MCA.
Uma das grandes preocupações dos fabricantes durante o desenvolvimento do EISA foi manter a compatibilidade com o ISA. O resultado foi um slot com duas linhas de contatos, capaz de acomodar tanto placas EISA quanto placas ISA de 8 ou 16 bits. Uma placa EISA utilizaria todos os contatos do slot, enquanto uma placa ISA utilizaria apenas a primeira camada.
A complexidade do EISA acabou resultando em um alto custo de produção, o que dificultou sua popularização. De fato, poucas placas chegaram a ser produzidas com slots EISA, e poucas placas de expansão foram desenvolvidas para este barramento. Assim como o MCA, o EISA é atualmente um barramento morto.
VLB (Vesa Local Bus)
Lançado em 93 pela Video Electronics Standards Association (uma associação dos principais fabricantes de placas de vídeo), o VLB é muito mais rápido que o EISA ou o MCA, sendo utilizado por placas de vídeo e controladoras de disco rígido, as principais prejudicadas pelos barramentos lentos. Usando o VLB, os discos rígidos podiam comunicar-se com o processador usando toda a sua velocidade, e se tornou possível a criação de placas de vídeo muito mais rápidas.
Como antes, existiu a preocupação de manter a compatibilidade com o ISA, de modo que os slots VLB são compostos por 3 conectores. Os dois primeiros são idênticos a um slot ISA comum, podendo ser encaixada neles uma placa ISA comum, sendo o 3º destinado às transferencias de dados a altas velocidades permitidas pelo VLB.
O VLB funciona na mesma frequência da placa mãe, ou seja, num 486 DX-2 50, onde a placa mãe funciona a 25 MHz, o VLB funcionará também a 25MHz. E, em uma placa de 486 DX-4 100, que funciona a 33 MHz, o VLB funcionará também a 33 MHz. Vale lembrar que o VLB é um barramento de 32 bits.
As desvantagens do VLB são a falta de suporte a Bus Mastering e a Plug-and-Play, além de uma alta taxa de utilização do processador e limitações elétricas, que permitem um máximo de 2 ou 3 slots VLB por máquina. Isto não chega a ser uma grande limitação, pois geralmente eram utilizados apenas uma placa de vídeo e uma placa Super-IDE VLB.
Devido ao alto desempenho e baixo custo, e principalmente devido ao apoio da maioria dos fabricantes, o VLB tornou-se rapidamente um padrão de barramento para placas 486. Como o VLB foi desenvolvido para trabalhar em conjunto com processadores 486, não chegaram a ser desenvolvidas placas para processadores Pentium equipadas com este barramento, pois a adaptação geraria grandes custos, além de problemas de incompatibilidade.
Slot VLB
PCI (Peripheral Component Interconnect)
Criado pela Intel, o PCI é tão rápido quanto o VLB, porém mais barato e muito mais versátil. Outra vantagem é que ao contrário do VLB, ele não é controlado pelo processador, e sim por uma controladora dedicada, incluída no chipset. Além de diminuir a utilização do processador, isto permite que o PCI seja utilizado em conjunto com qualquer processador, sem grandes modificações.
Além do custo e da velocidade, o PCI possui outras vantagens, como o suporte nativo ao Plug-and-Play; sendo novos periféricos instalados em slots PCI automaticamente reconhecidos e configurados através do trabalho conjunto do BIOS e de um sistema operacional com suporte a PnP, como o Windows 95/98.
Atualmente, placas de vídeo e controladoras de disco usam quase que obrigatoriamente o barramento PCI. Componentes mais lentos, como placas de som e modems em sua maioria ainda utilizam barramento ISA, apesar de cada vez mais encontrarmos estes componentes em versões PCI.
Slots PCI (brancos) ao lado de um Slot AGP
AGP (Acelerated Graphics Port)
Além da velocidade, o AGP permite que uma placa de vídeo possa acessar diretamente a memória RAM. Este é um recurso muito utilizado em placas 3D, onde a placa usa a memória RAM para armazenar as texturas que são aplicadas sobre os polígonos que compõem a imagem tridimensional. Apesar de, usando-se o barramento PCI, também ser possível utilizar a memória para armazenar as texturas, neste caso os dados teriam que passar pelo processador, degradando o desempenho geral da máquina. Originalmente o AGP foi concebido para equipar placas para Pentium II, porém, muitos fabricantes passaram a usá-lo também em placas soquete 7.
É importante não confundirmos barramento com slot. Por exemplo: numa placa mãe, geralmente temos 4 ou 5 slots PCI. Todos estes slots porém compartilham o mesmo barramento de 133 MB/s. O barramento é a estrada que permite a comunicação com o processador, que é compartilhada por todos os periféricos conectados a este barramento. Os slots são apenas meios de conexão.
Os 16 MB/s do barramento ISA, por exemplo, são compartilhados por todos os periféricos conectados em slots ISA, pelas portas seriais e paralelas e pela controladora de disquetes. O barramento PCI é compartilhado por todos os periféricos PCI, pelas portas IDE (onde são conectados os discos rígidos) e também por controladoras SCSI que por ventura estejam conectadas em Slots PCI.
O barramento AGP porém, é utilizado apenas pela placa de vídeo, o que no caso de placas rápidas como as placas 3D, acaba fazendo diferença. Caso tenhamos vários HDs numa mesma máquina equipada com uma placa de vídeo rápida, os 133 MB/s do PCI acabam sendo insuficientes, prejudicando a performance dos periféricos conectados à ele. Neste caso, o uso de uma placa de vídeo AGP é fortemente recomendado.
Apesar do AGP também poder ser utilizado por placas de vídeo 2D, seu uso não traz nenhuma vantagem, pois estas placas não usam a memória RAM para armazenar texturas, e não são rápidas o suficiente para tirar proveito da maior velocidade do AGP. Assim, uma placa de vídeo 2D AGP possuirá rigorosamente a mesma velocidade que sua versão PCI.
Existem vários padrões de slot AGP, que diferenciam-se pela velocidade.
O AGP 1x transmite a 266 MB/s, o AGP 2x transmite a 533 MB/s enquanto o AGP 4x atinge incríveis 1.066 GB/s
Lembre-se que esta é a velocidade máxima permitida pelo slot e não a velocidade que será atingida pela placa de vídeo. Não adianta colocar uma placa ultrapassada num slot AGP 4x, pois ele continuará lenta do mesmo jeito. Os padrões mais rápidos servem apenas para possibilitar o lançamento de placas cada vez mais rápidas.
AGP Pro
Além dos slots AGP tradicionais, temos um padrão novo, o AGP Pro. O AGP Pro é na verdade um slot AGP 4x com 48 contatos a mais, 20 de um lado e mais 28 do outro.
Estes contatos adicionais são usados para aumentar a capacidade de fornecimento elétrico do slot.
Existem dois tipos de slots AGP Pro: o AGP Pro50 e o AGP Pro110. O nome indica a capacidade de fornecimento elétrico de ambos os padrões: o AGP Pro50 é certificado para fornecer até 50 Watts, enquanto o AGP Pro110 pode fornecer até 110 Watts. Só para efeito de comparação, um slot AGP comum é certificado para fornecer até 20 Watts de corrente. O maior fornecimento elétrico permite que sejam criadas no futuro placas 3D cada vez mais rápidas.
Os slots AGP Pro ainda não são muito comuns, mas devem tornar-se padrão dentro de pouco tempo, já que muitas placas de vídeo virão apenas neste formato e não poderão ser usadas em placas mãe com slots AGP comuns. Um slot AGP Pro suporta o uso de placas AGP comuns, mas um slot AGP comum não suporta o uso de uma placa AGP Pro.
Veja nas fotos a seguir a diferença de tamanho entre um Slot AGP tradicional e um slot AGP Pro:
AGP tradicional
AGP Pro
USB
Até pouco tempo atrás, podíamos contar apenas com as portas seriais e paralelas para a conexão de dispositivos externos, como impressoras e mouses. Mas, tendo apenas duas portas seriais e uma paralela, temos recursos de expansão bastante limitados. Além disso, a velocidade destas interfaces deixa muito a desejar.
O USB é um novo padrão para a conexão de periféricos externos. Suas principais armas são a facilidade de uso e a possibilidade de se conectar vários periféricos em uma única porta USB.
Com exceção do PCMCIA (usado em notebooks), o USB é o primeiro barramento para micros PC realmente Plug-and-Play. Podemos conectar periféricos mesmo com o micro ligado, bastando fornecer o driver do dispositivo para que tudo funcione, sem ser necessário nem mesmo reinicializar o micro. A controladora USB também é suficientemente inteligente para perceber a desconexão de um periférico.
Apesar do “boom” ainda não ter acontecido, já existem no mercado vários periféricos USB, que vão de mouses e teclados à placas de rede, passando por scanners, impressoras, Zip drives, modems, câmeras de videoferência e muitos outros.
Apesar de, a partir do i430VX (lançado em 96) todos os chipsets oferecerem suporte ao USB, e de praticamente todas as placas mãe equipadas com eles disponibilizarem duas portas USB, devido ao pouco interesse por esses periféricos, os fabricantes não costumavam fornecer os cabos de conexão, que devem ser adquiridos separadamente. A exceção fica obviamente por conta das placas ATX.
Procure na sua placa mãe uma saída com 10 pinos (duas fileiras de cinco), com a sigla USB decalcada próxima à ela. Caso você possua o manual basta examinar o diagrama da placa mãe. Cada fileira de pinos é uma saída USB, bastando conectar a ela o cabo apropriado.
Podemos conectar até 127 periféricos a uma única saída USB em fila, ou seja, conectando o primeiro periférico à saída USB da placa mãe e conectando os demais a ele. A controladora USB do micro é o nó raiz do barramento. A este nó principal podemos conectar outros nós chamados de hubs. Um hub nada mais é do que um beijamim que disponibiliza mais encaixes, sendo 7 o limite por hub. O hub possui permissão para fornecer mais níveis de conexões, o que permite conectar mais hubs ao primeiro, até alcançar o limite de 127 periféricos permitidos pela porta USB. A idéia é que periféricos maiores, como monitores e impressoras possam servir como hubs, disponibilizando várias saídas cada um. Os “monitores USB” nada mais são do que monitores comuns com um hub USB integrado.
A maioria das placas mãe ainda vem com apenas duas portas USB, mas estão começando a aparecer no mercado várias placas com 4 ou mesmo 6 portas. O problema é que apesar da versatilidade, cada porta USB permite uma barramento de dados de apenas 12 mbps, que equivalem a apenas 1.5 MB/s. Isto é suficiente para vários periféricos lentos, como mouses e teclados, mas não para periféricos rápidos, como placas de rede, gravadores de CD ou scanners USB, que por consumirem uma grande quantidade de dados, devem ficar sozinhos, cada um em sua própria porta USB.
Slots AMR
A sigla AMR é a abreviação de “Audio Modem Riser”. Este novo padrão de permite o encaixe de placas de som e modems controlados via software. O slot AMR se parece com um slot AGP, mas tem apenas 1/3 do tamanho deste. O objetivo é permitir a criação de componentes extremamente baratos para serem usados em micros de baixo custo.
A vantagem é claro, o preço, já que uma placa de som ou modem AMR não custam mais de 5 ou 7 dólares para o fabricante (um pouco mais para o consumidor final naturalmente). A desvantagem, por sua vez, é o fato destes componentes serem controlados via software, o que consome recursos do processador principal, tornando o micro mais lento.
Como o chip controlador é embutido no próprio chipset, as placas de som e modems AMR contém um número extremamente reduzido de componentes e por isso são bem baratos. O mais comum são os modems AMR, que podem ser encontrados por 15 dólares em média. A qualidade é semelhante à dos softmodems de 25 dólares que vemos por aí, a vantagem seria apenas o preço um pouco mais baixo.
Modem e slot AMR
PCMCIA
Os slots PCMCIA são comuns em notebooks e handhelds onde, na maioria das vezes, é o único meio de conectar placas de expansão. A principal vantagem dos dispositivos PCMCIA é o tamanho: todos possuem dimensões um pouco menores que as um cartão de crédito, apenas mais espessos. Atualmente é possível encontrar praticamente qualquer tipo de dispositivos na forma de placas PCMCIA: modems, placas de som, placas de rede, placas decodificadoras de DVD, cartões de memórias SRAM e memórias Flash e, até mesmo, discos rígidos removíveis.
Cartão PCMCIA
O barramento PCMCIA é totalmente plug-and-play, assim como o USB. Usando um sistema operacional PnP, como o Windows 98, Windows 2000 ou Windows CE, você pode até mesmo conectar as placas com o micro ligado, que elas serão reconhecidas automaticamente. Além disso, os periféricos tem a vantagem de gastar menos energia e de serem facilmente transportados.
De um modo geral você encontrará os soquetes PCMCIA apenas em aparelhos portáteis, já que apesar da praticidade os periféricos são extremamente caros. Um modem PCMCIA de 56k não sai por menos de 200 dólares, uma placa de som não custa menos que 150 e assim por diante.
Pedido de interrupção (IRQ)
Nos micros PC, existe um recurso chamado de pedido de interrupção. A função dos pedidos de interrupção é permitir que os vários dispositivos do micro façam solicitações ao processador. Existem 16 canais de interrupção, chamados de IRQ (“Interrupt Request”, ou “pedido de interrupção”), que são como cordas que um dispositivo pode puxar para dizer que tem algo para o processador. Quando solicitado, o processador para tudo o que estiver fazendo para dar atenção ao periférico que está chamando, continuando seu trabalho após atendê-lo. Dois dispositivos não podem compartilhar a mesma interrupção, caso contrário teremos um conflito de hardware. Isso acontece por que neste caso, o processador não saberá qual dispositivo o está chamando, causando os mais diversos tipos de mal funcionamento dos dispositivos envolvidos.
Normalmente os endereços IRQ ficam configurados da seguinte maneira:
IRQs | Dispositivos |
IRQ 0 | Usado pela placa mãe |
IRQ 1 | Teclado |
IRQ 2 | Usado pela placa mãe |
IRQ 3 | Porta serial 1 (Com2 e Com 4) |
IRQ 4 | Porta Serial 2 (Com1 e Com 3) |
IRQ 5 | Placa de Som |
IRQ 6 | Unidade de Disquetes |
IRQ 7 | LPT 1 (porta da impressora) |
IRQ 8 | Relógio de tempo real |
IRQ 9 | Placa de Vídeo (não é necessário em algumas placas) |
IRQ 10 | Controladora SCSI (caso você não possua nenhuma este IRQ ficará vago) |
IRQ 11 | Disponível |
IRQ 12 | Conector USB |
IRQ 13 | Coprocessador Aritmético |
IRQ 14 | Controladora IDE Primária |
IRQ 15 | Controladora IDE Secundária |
Vale lembrar, que caso não tenhamos instalado um determinado dispositivo, a interrupção destinada a ele ficará vaga. Podemos também mudar os endereços dos periféricos instalados, podendo por exemplo, instalar uma placa de som em outra interrupção disponível e usar a interrupção 5 para outro dispositivo.
DMA (Acesso Direto à Memória)
O DMA visa melhorar a performance geral do micro, permitindo que os periféricos transmitam dados diretamente para a memória, poupando o processador de mais esta tarefa.
Existem 8 portas de DMA, e como acontece com os pedidos de interrupção, dois dispositivos não podem compartilhar o mesmo canal DMA, caso contrário haverá um conflito. Os 8 canais DMA são numerados de 0 a 7, sendo nos canais de 0 a 3 a transferência de dados feita a 8 bits e nos demais a 16 bits. O uso de palavras binárias de 8 bits pelos primeiros 4 canais de DMA visa manter compatibilidade com periféricos mais antigos.
Justamente por serem muito lentos, os canais de DMA são utilizados apenas por periféricos lentos, como drives de disquete, placas de som e portas paralelas padrão ECP. Periféricos mais rápidos utilizam o Bus Mastering, uma espécie de DMA melhorado.
O Canal 2 de DMA é nativamente usado pela controladora de disquetes. Uma placa de som geralmente precisa de dois canais de DMA, um de 8 e outro de 16 bits, usando geralmente o DMA 1 e 5. O DMA 4 é reservado à placa mãe. Ficamos então com os canais 3, 6 e 7 livres. Caso a porta paralela do micro seja configurada no Setup para operar em modo ECP, precisará também de um DMA, podemos então configurá-la para usar o canal 3.
| Dispositivos |
DMA 0 | Disponível |
DMA 1 | Placa de Som |
DMA 2 | Controladora de drives de disquetes |
DMA 3 | Porta paralela padrão ECP |
DMA 4 | Usado pela placa mãe |
DMA 5 | Placa de Som |
DMA 6 | Disponível |
DMA 7 | Disponível |
Plug-and-Play
Traduzindo ao pé da letra, Plug-and-Play significa “conecte e use”. O objetivo deste padrão é fazer com que o micro seja capaz de reconhecer e configurar automaticamente qualquer periférico instalado, reduzindo o trabalho do usuário a apenas encaixar o novo componente.
Apesar de ser uma idéia antiga, (o barramento MCA lançado em 87 já possuía suporte a PnP) somente há poucos anos o PnP tornou-se popular. A dificuldade é que além de um barramento compatível, é necessário suporte também por parte do BIOS, do sistema operacional e também por parte do periférico para que tudo funcione.
Tudo começa durante a inicialização do micro. O BIOS envia um sinal de interrogação para todos os periféricos instalados no micro. Um periférico PnP é capaz de responder a este sinal, permitindo ao BIOS reconhecer os periféricos PnP instalados.
O passo seguinte é criar uma tabela com todas as interrupções disponíveis e atribuir cada uma a um dispositivo. O sistema operacional entra em cena logo em seguida, devendo ser capaz de trabalhar cooperativamente com o BIOS, recebendo as informações sobre a configuração do sistema e fornecendo todo o software de baixo nível (na forma de drivers de dispositivo) necessário para que os dispositivos possam ser utilizados pelos programas.
As informações sobre a configuração atual da distribuição dos recursos entre os periféricos.
é gravada em uma área do CMOS chamada de ESCD. Tanto o BIOS durante o POST, quanto o sistema operacional durante a inicialização, lêem esta lista, e caso não haja nenhuma mudança no Hardware instalado, mantém suas configurações. Isto permite que o sistema operacional (desde que seja compatível com o PnP) possa alterar as configurações caso necessário. No Windows 95/98, o próprio usuário pode alterar livremente as configurações do sistema através do painel de controle.
Problemas com o Plug-and-Play
A maneira como o Plug-and-Play foi implementado nos micros PCs, permite (pelo menos em teoria), que ele funcione bem. O problema é que nem todos os periféricos usados atualmente são compatíveis com o PnP (placas de som e modems mais antigos por exemplo), enquanto outros são apenas parcialmente compatíveis (muitas placas de som e modems atuais, portas seriais e paralelas, entre outros). Estes periféricos são chamados de “Legacy ISA”.
Como o BIOS não possui recursos para identificar quais recursos estão sendo ocupados por este tipo de periférico, é bem possível que atribua os mesmos valores para outros dispositivos PnP, causando conflitos.
Para evitar este problema, é preciso reservar manualmente os endereços de IRQ e DMA ocupados por periféricos ISA de legado através da sessão “PNP/PCI Setup” do CMOS Setup. Se por exemplo você tiver uma placa de som não PnP, que esteja configurada para utilizar o IRQ 5 e os canais de DMA 1 e 5, você deverá reservar estes três canais, para que o BIOS não os atribua a nenhum outro periférico. Configurando a opção como “Yes” (ou "ISA/PCI PnP") deixa o canal está reservado, e “No/ICU” (ou "Legacy ISA) o deixa livre para uso de periféricos PnP.
Sessão “PnP/PCI Setup” de um BIOS Award
O Windows 95/98 possui algumas rotinas que permitem identificar estes periféricos de maneira indireta, configurando-os e salvando as configurações no ESCD. Esta verificação é feita durante a instalação e através do utilitário “Adicionar novo Hardware”.
Apesar de não ser infalível, este recurso permite diminuir bastante os conflitos gerados por periféricos antigos.
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