aula 6 hardware - placa mãe, memória

HardwarePlaca Mãe e Memória.

Professor Wagner Gadêa [email protected]

Disciplina: Introdução a ComputaçãoCurso de Sistemas de Informação

Cachoeira do Sul, 24 de Março de 2015.

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Introdução

Já es tudamos sobre o desenvo lv imen to dos processadores e chipsets, indo do 386 aos chips atuais.

Naturalmente, o processador não é o único componente (e possivelmente nem mesmo o mais importante) em um PC atual, já que ele trabalha em conjunto com a GPU, o HD ou SSD, módulos de memória e outros componentes.

Introdução a Computação 2 Prof. Wagner Gadêa Lorenz

Placa mãe

No meio de tudo isso, temos a placa-mãe, que não é apenas o hardware que agrupa mais interfaces e componentes, mas também o que mais influencia a estabilidade e as possibilidades de expansão do sistema.


Placa mãeNo início, as placas-mãe serviam simplesmente como uma interface entre os demais componentes, uma placa de circuito sem vida própria.

Com o passar do tempo, mais e mais componentes passaram a ser integrados à placa-mãe, dando origem às placas atuais, que incluem vídeo, som, rede e outros periféricos onboard.


Placa mãe

Com a introdução dos processadores da linha Core i5 e i3 (que incorporaram a ponte norte do chipset e o chipset de vídeo integrado), a placa-mãe perdeu parte de seu prestígio, mas apesar de tudo ainda continua sendo importante.


Placa mãeInicialmente, as placas “tudo onboard” enfrentaram preconceito, mas no final acabaram virando norma.

Naturalmente, componentes dedicados de boa qualidade quase sempre superam os componentes onboard em desempenho, mas eles ganham na questão do custo, que acaba sendo o fator mais importante para a maioria.


Placa mãe

Ninguém compra “o melhor PC possível”, mas simplesmente procurar a melhor configuração dentro de um determinado orçamento.

Para quem não pode gastar muito (a grande maioria), acaba fazendo mais sentido procurar uma placa-mãe de boa qualidade, aproveitando os componentes onboard e investindo o restante em mais memória, um HD de maior capacidade, uma placa 3D dedicada, ou mesmo um processador um pouco mais rápido, de acordo com o perfil de uso.


Componentes da Placa mãe

O componente básico da placa-mãe é o PCB, a placa de circuito impresso onde são soldados os demais componentes.

Embora apenas duas faces sejam visíveis, o PCB da placa-mãe é composto por um total de 4 a 10 placas (totalizando de 8 a 20 faces).



Cada uma das placas possui parte das trilhas necessárias, e elas são unidas através de pontos de solda estrategicamente posicionados. Ou seja, embora depois de unidas elas aparentem ser uma única placa, temos na verdade um sanduíche de várias placas.




Figura 1. PCB antes da colocação dos componentes.


A maior parte dos componentes da placa, incluindo os resistores, MOSFETs e chips em geral, utilizam solda de superfície, por isso é muito difícil substituí-los manualmente, mesmo que você saiba quais são os componentes defeituosos.



Os menores componentes da placa são os resistores e os capacitores cerâmicos.

Eles são muito pequenos, medindo pouco menos de um milímetro quadrado e por isso são instalados de forma automatizada (e com grande precisão).



As máquinas que fazem a instalação utilizam um conjunto de braços mecânicos e, por causa da velocidade, fazem um barulho muito similar ao de uma metralhadora.

A “munição” (os componentes) também é fornecida na forma de rolos, onde os componentes são pre posicionados entre duas folhas plásticas.




Figura 2. Rolos com resistores e outros componentes.


Depois que todos os componentes são encaixados, a placa passa por uma câmara de vapor, que faz com que os pontos de solda derretam e os componentes sejam fixados, todos de uma vez.




Figura 3. Resistores, capacitores cerâmicos e cristal de clock.

Componentes da Placa mãeVocê pode diferenciar os resistores dos capacitores que aparecem na foto pela cor.

Os resistores são escuros e possuem números decalcados, enquanto os capacitores são de uma cor clara.

Estes pequenos capacitores são sólidos, compostos de um tipo de cerâmica. Eles são muito diferentes dos capacitores eletrolíticos (que veremos em detalhes a seguir) e possuem uma capacitância muito mais baixa.


Componentes da Placa mãeOutros componentes, como os slots, capacitores e a maior parte dos conectores, utilizam o sistema tradicional, onde os contatos são encaixados em perfurações feitas na placa e a solda é feita na parte inferior. Na maioria dos casos, eles são instalados manualmente, por operários. É por isso que a maioria das fábricas de placas são instaladas em países da Ásia, onde a mão de obra é barata.

No final da produção, a placa-mãe passa por mais uma máquina de solda, que fixa todos os componentes com contatos na parte inferior de uma só vez.



Uma fonte ATX fornece tensões de 12V, 5V e 3.3V, sendo que a maioria dos componentes em um PC atual utilizam tensões mais baixas, como no caso dos processadores (que atualmente trabalham com tensões muito baixas, como 1.1 ou 1.25V) e dos módulos de memória, que usam 1.5V (DDR3) ou 1.8V (DDR2).

Os reguladores são os responsáveis por reduzir e estabilizar as tensões fornecidas pela fonte, gerando as tensões usadas pelos diversos componentes.



Parte da energia é transformada em calor, de forma que os reguladores estão entre os componentes que mais esquentam numa placa atual.

Em muitas placas, eles recebem dissipadores de alumínio e, em alguns casos, até mesmo coolers ativos. O volume e a capacidade dos reguladores de tensão são um quesito importante nas placas “premium”, destinadas a suportarem grandes overclocks.



Existe uma regra geral de que, quanto mais baixa for a temperatura de funcionamento, mais tempo os componentes dos PCs tendem a durar.

De uma forma geral, um PC em que a temperatura dentro do gabinete fique em torno dos 35°C, tende a apresentar menos defeitos e problemas de instabilidade e durar mais do que um onde a temperatura fique em torno dos 45°C, por exemplo.


Componentes da Placa mãeNaturalmente, existem exceções, já que no mundo real entram em cena os imprevistos do dia a dia e até mesmo falhas na produção dos componentes que abreviem sua vida útil.

Mas, se você fizer um teste de maior escala, monitorando o funcionamento de 100 PCs de configuração similar ao longo de 5 anos, por exemplo, vai ver que uma diferença de 10 graus na temperatura influencia de forma significativa a vida útil.



O principal motivo disso são os capacitores eletrolíticos, que são usados em profusão em placas-mãe, placas de vídeo e em diversos outros componentes.




Figura 4. Capacitores eletrolíticos.

Componentes da Placa mãeOs capacitores permitem armazenar pequenas quantidades de energia, absorvendo variações na corrente e entregando um fluxo estável para os componentes ligados a ele.

Você pode imaginar que eles atuam como pequenas represas, armazenando o excesso de água na época das chuvas e entregando a água armazenada durante as secas.


Componentes da Placa mãeImagine por exemplo uma situação em que o processador está em um estado de baixo consumo de energia e subitamente “acorda”, passando a operar na frequência máxima.

Temos então um aumento imediato e brutal no consumo, que demora algumas frações de segundo para ser compensado.

Durante esse período, são os capacitores que fornecem a maior parte da energia, utilizando a carga armazenada.



Tanto o processador principal quanto a GPU da placa de vídeo e os controladores responsáveis por barramentos diversos (PCI Express, AGP, PCI, etc.) são especialmente suscetíveis a variações de tensão, que podem causar travamentos e até mesmo danos.

Basicamente, é graças aos capacitores que um PC pode funcionar de forma estável.



Aqui temos um caso dramático, de uma placa com diversos capaci tores estufados, t rês deles já apresentando sinais de vazamento.




Figura 5. Capacitores estufados e com sinais de vazamento.

Componentes da Placa mãeA partir de 2006 os capacitores eletrolíticos começaram a dar lugar aos

capacitores de estado sólido (chamados de Conductive Polymer Aluminum), onde a folha de alumínio banhada no líquido eletrolítico é substituída por uma folha de material plástico (um polímero) contendo um eletrolítico sólido de alumínio.

Por não conterem nenhum tipo de líquido corrosivo, estes capacitores não são suscetíveis aos problemas de durabilidade que caracterizam os capacitores eletrolíticos.




Figura 6. Capacitores de estado sólido.

Vídeos

Placa mãe, "tudo a mesma coisa!"

Mais "balela" a respeito de placas mãe.


Figura 6. Capacitores de estado sólido.

https://www.youtube.com/watch?v=erPOcbU9bWI

https://www.youtube.com/watch?v=UA9yIMb78gg

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Referências Bibliográficas• TANENBAUM, Andrew. S.. Organização Estruturada de

Computadores. Rio de Janeiro: LTC, 2001.

• MONTEIRO, Mario A. Introdução a Organização de Computadores. 5ª ed. Rio de Janeiro: LTC, 2007

• STALLINGS, William. Arquitetura e Organização de Computadores. 8ª ed. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2010.

• Hardware - O Guia Definitivo Vol. 2, Morimoto. Carlos E. Editora Sulina, 2010, pag. 1086.


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