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T505A

Montagem de Microcomputadores Parte 3 (T505A3)

Dailson Fernandes 1ª Edição

Montagem de Microcomputadores

ESCOLA TÉCNICA DE INFORMÁTICA

Sumário

8. PLACA-MÃE OU PLACA DE CPU 54

8.1. CHIPSET 54 8.1.1. O QUE OS CHIPSETS CONTROLAM ? 55 8.1.2. COMO FUNCIONAM 55

8.2. TIPOS DE PLACA-MÃE 56 8.3. FREQUÊNCIA E MULTIPLICADOR 59 8.4. CONFIGURANDO JUMPERS 59 8.5. OUTROS JUMPERS 63

8.5.1. JUMPER PARA DESCARGA DA CMOS 63 8.5.2. FLASH BIOS 63 8.5.3. VOLTAGEM E CLOCK DA SDRAM 64 8.5.4. JUMPEAMENTO DE HDS, CD-ROM 64

8.6. O PADRÃO ATX 65 8.7. ON BOARD X OFF BOARD 66 8.8. GERENCIAMENTO DE ENERGIA 66 8.9. DISPOSITIVOS INTEGRADOS 67 8.10. SLOTS DE EXPANSÃO 67 8.11. OUTROS SLOTS 67 8.12. BARRAMENTOS 68

BARRAMENTO PCI 68 8.12.2. BARRAMENTO ISA 69 8.12.3. BARRAMENTO AGP 71 8.12.4. BARRAMENTOS OBSOLETOS 72

9. O MICROPROCESSADOR 73

9.1. VELOCIDADE DO PROCESSADOR 74 9.2. ESPECIFICAÇÕES 74 9.3. CICLOS, BUSES E INSTRUÇÕES 75 9.4. FLUXO E CAPACIDADE 75 9.5. BUS DE ENDEREÇOS 76 9.6. CACHE EM DOIS NÍVEIS 76 9.7. OVERCLOCKING DO PROCESSADOR 77 9.8. UM POUCO DE HISTÓRIA DA COMPUTAÇÃO: PRINCIPAIS MICROPROCESSADORES 77 9.9. QUANDO CHEGARÃO OS CHIPS DE 64 BITS ? 84

9.9.1. TRANSIÇÃO 85 9.9.2. MAIS NOVIDADES 85

10. MEMÓRIAS 85

10.1. MEMÓRIA FÍSICA 86 10.2. ENCAPSULAMENTO 86 10.3. TIPOS DE MEMÓRIA 88 10.4. VELOCIDADE E FREQÜÊNCIA 89 10.5. MEMÓRIA CACHE 90

Dailson Fernandes Página: 53



8. Placa-Mãe ou Placa de CPU A estrutura física e lógica do PC repousa na placa-mãe elemento que perdeu para a memória e o microprocessador o destaque principal no computador. No entanto, todos os seus componentes são imprescindíveis para que o conjunto funcione. Continua a der verdadeira a afirmação de que o dispositivo essencial sobre o qual se constrói toda a arquitetura de um PC é a placa-mãe. Os fundamentos da arquitetura modular do PC estão na placa-mãe, peça-chave do hardware, à qual são conectados todos os demais componentes e os periféricos do computador. Sua importância explica-se pelo fato de que ela constituiu elemento determinante da arquitetura interna do computador, ou seja, da forma pela qual se comunicam todos os componentes da máquina. A placa –mãe é uma placa de circuito impresso formada por um conglomerado de camadas de baquelita ou resina, entre as quais se intercalam os diversos circuitos elétricos que compõem as linhas de conexão que intercomunicam todos os seus elementos. Em geral, todas essas linhas de comunicação integram fisicamente os buses de dados. No entanto, a placa-mãe não é unicamente uma placa de circuito impresso. Em sua superfície se concentram os vários elementos que gerenciam e determinam seu funcionamento, como o soquete no qual é encaixado o microprocessador, os slots para os módulos de memória, o chipset (conjunto de chips e circuitos integrados à placa-mãe que interconectam os diversos componentes e buses de dados do PC. O chipset de uma placa-mãe é que determina suas características principais, como frequência do bus do sistema) e, entre outros componentes, os conectores dos buses de expansão de seus circuitos de apoio.

8.1. Chipset Além do microprocessador e das memórias, existem outros circuitos que desempenham papéis muito importantes no funcionamento de uma placa de CPU. Sem dúvida o próximo circuito na escala de importância é um grupo de chips que chamamos de CHIPSET. Esses chips pertencem a uma classe espceial chamada VLSI (Very Large Scale of Integration, ou Integração em Escla Muito Alta). No seu interior existem algumas centenas de milhares de transistores. Na ocasião da compra de uma placa de CPU, é muito importante escolher o chip adequado. Atualmente podemos construir uma placa-mãe com poucos circuitos, utilizando chipsets. A tradução mais coerente de chipset seria "conjunto de circuitos integrados de apoio ao processador" (chip = circuito integrado; set = conjunto). Há diversos fabricantes de chipsets, como a Intel, a ALi, a SiS, a Via Technologies, a OPTi, a UMC, entre outros. Interessante notar que a maioria dos fabricantes de placas-mãe simplesmente implementa o circuito sugerido pelo fabricante do chipset. É importante notar que na maioria das vezes o fabricante do chipset e o fabricante da placa-mãe são elementos distintos. O fabricante da placa-mãe compra os circuitos do chipset diretamente com o fabricante destes, montando as placas. Devemos deixar bem claro que o fabricante do chipset não é necessariamente o mesmo da placa-mãe. Desta forma é totalmente errado dizer que uma placa-mãe é "Intel" só porque usa chipset Intel - afinal, não foi a Intel quem produziu tal placa. Na hora de especificar uma placa-mãe, devemos dizer a sua marca, o modelo do chipset e o tamanho do cache de memória L2 (quando aplicável), como, por exemplo, "Placa-mãe Soyo com chipset Intel 430TX e 512 KB de cache de memória L2".




Interessante notar que cada chipset é designado por uma nomenclatura alfa-numérica, por exemplo 430TX. Esta nomenclatura não designa nenhum circuito em particular, mas sim o conjunto dos circuitos. O chipset 430TX por exemplo, é formado pelos circuitos 82439TX e 82371AB. A maioria dos chipsets é também conhecido por seu nome-código. Por exemplo, o chipset Intel 430FX é também conhecido como "Triton". Como esse foi o primeiro chipset da Intel a ter sucesso comercial, todos os técnicos passaram a recomendar placas-mãe com chipset Triton (ou seja, com chipset Intel 430FX). Acontece que, na boca do povo, isso acabou virando "placa-mãe Triton" - termo que não existe. Outro cuidado a ser tomado é com os chipsets com nomenclatura "engana-trouxa": TX Pro, VX Pro e Cia. Sabendo do sucesso dos chipsets da Intel, diversos fabricantes de placas-mãe compraram chipsets e pediram ao fabricante do chipset para decalcar outra nomenclatura - já que "Pro" em geral nos remete a algo mais "avançado". Como veremos adiante, na verdade os chipsets "Pro" são chipsets produzidos por empresas concorrentes da Intel no mercado de chipsets - como a Via, a SiS e a ALi - e com nomenclatura trocada a pedido de algum fabricante de placa-mãe.

8.1.1. O que os chipsets controlam ? Os vários circuitos de um chipset controlam:

• Interfaces IDE • Controle da Memória RAM • Controle da Memória Cache • Controle dos barramentos ISA e PCI • Timer • Controladores de DMA e de interrupções

Essas tarefas estão intimamente ligadas ao funcionamento da placa de CPU. Entretanto não se assuste, pois para montar um PC não é preciso conhecer e nem configurar o chipset.

8.1.2. Como funcionam Após o advento do barramento PCI, a construção de chipsets e de placas-mãe tornou-se ainda mais fácil, devido à características próprias desse barramento, como você pode observar na Figura 2. Chipsets para o barramento PCI possuem basicamente dois circuitos: Ponte Norte: Também chamada controlador de sistema, possui as seguintes funções: ponte barramento local-PCI, controlador de memória e controlador de cache L2 (exceto em placas-mãe para Pentium Pro, Pentium II e superiores, onde o controlador de cache L2 está no próprio processador). Ponte Sul: Também chamada controlador de periféricos, possui as seguintes funções: ponte barramento PCI-ISA, controlador de interrupção, controlador de DMA, controle dos periféricos "on board" (controladora da unidade de disquete, porta serial, porta paralela e portas IDE). Buffer de dados: Presente somente em alguns chipsets, como o Intel 430FX.




Arquitetura de uma placa mãe Socket 7

Localização dos chipsets em uma placa mãe

8.2. Tipos de placa-mãe Os componentes incorporados em uma placa-mãe determinam seu desempenho, Por exemplo, aquelas que possuem um soquete de tipo 7 só podem usar microprocessadores que utilizem esse tipo de conector, o que impede o emprego dos processadores Pentium III ou Athlon, que exigem soquetes do tipo Slot 2, Socket 370 ou Slot A. Igualmente, o chipset determinará o restante das características técnicas básicas da placa-mãe e portanto do PC, como o tipo de memória a ser utilizado, a frequencia do bus do sistema ou o número e o tipo de seus slots de expansão. Vale acrescentar também que alguns modelos de placa-mãe incorporam em sua estrutura periféricos, como placas de vídeo ou de som, que, habitualmente, são instalados posteriormente, na forma de placas de expansão. Com esse procedimento, os fabricantes buscam deduzir o custo total de um computador. Com isso, o usuário se beneficia de um preço mais baixo, Em compensação, não pode remover as placas para ampliar o computador a seu modo. Para assegurar-se de não estar adquirindo um desses produtos , é importante que o usuário saiba que as placas-mãe com periféricos incorporados, ou então os computadores que as têm integradas, costumam identificar-se na publicidade com frases do tipo “Com placa de vídeo integrada à placa-mãe’ ou placas “On Board”. Acompanhe a seguir:




Placa Padrão PC-AT

Placa Padrão PC-ATX




8.3. Frequência e multiplicador O relógio que marca a frequência de trabalho do microprocessador também fica situado na placa-mãe . Portanto, quando se instala um novo processador é necessário reconfigurar a frequência de trabalho da placa. Os microprocessadores atuais costumam trabalhar com frequências que ultrapassam amplamente 300 Megahertz (MHz), embora o bus do sistema opere apenas com frequências de 66, 100 ou 133 MHz. Para alcançar a frequência interna do microprocessador, a placa-mãe usa um fator de multiplicação aplicado á frequência do bus do sistema. Assim, um microprocessador de 300 MHz conta com uma frequência de bus de 66mhz e com um multiplicador de 4,5. Os microprocessadores Pentium II e Pentium III, com uma frequência de 350 MHz ou superior, incorporam um bus de sistema de 100 MHz que melhora notavelmente seus desempenhos gerais. Os processadores Pentium III do tipo B, conhecidos como “coppermine”, vão um pouco mais adiante, trabalhando com um bus de 133 MHz. Um aumento de frequência do processador incrementa sua velocidade de processamento e de cálculo, embora a comunicação com os demais componentes, como as placas conectadas ao bus PCI, mantenha-se sempre igual a 33 MHz. Por outro lado, um aumento de frequência do bus do sistema aumenta a capacidade de transferência com a memória, com o bus PCI e com o bus AGP. A placa-mãe são concebidas para funcionar com o bus do sistema a uma determinada frequência, normalmente 66, 100 ou 133 MHz. Na maioria delas é possível aumentar a frequência de origem para além dos valores padrões. Essa opção permite aumentar o desempenho do computador forçando o processador. A técnica, conhecida pelo nome de overcloking (ultrapassar o relógio). A configuração da frequência do bus do sistema e do multiplicador costuma ser feita por meio de dois grupos de jumpers da placa-mãe situados nas proximidades do microprocessador, embora muitas placas também possam ser configuradas a partir do menu do BIOS, sem que se toque em nada (sistema jumperless, ou seja, sem jumper). Um dos grupos permite especificar a velocidade do bus; o outro, o multiplicador .Vale mencionar que ajustar mal uma frequência e um multiplicador pode danificar seriamente o microprocessador.

Disposição dos jumpers, determina a freqüência do microprocessador

8.4. Configurando jumpers A maioria das placas de expansão usadas nos PCs atuais são do tipo PnP (Plug and Play). Essas placas não requerem a programação de jumpers para a sua instalação. Mesmo assim, o usuário interessado em realizar expansões ainda encontrará placas nas quais existem jumpers. Um caso típico é a placa de CPU. Nela existem jumpers para selecionar a voltagem e o clock do processador, além de algumas outras opções de hardware. Discos rígidos, drives de CD-ROM e outros dispositivos IDE também precisam ter jumpers configurados. Neste capítulo mostraremos como fazer essas configurações. Podemos encontrar jumpers que se encaixam em um par de pinos, e jumpers que se encaixam em dois pinos, escolhidos dentro de um grupo de 3 ou mais pinos. Quando existem apenas dois pinos, temos duas configurações possíveis: ON ou CLOSED: quando o jumper está instalado OFF ou OPEN: quando o jumper está removido




É comum encontrar jumpers com apenas um dos seus contatos encaixados. Esta opção é equivalente a OFF, já que com apenas um pino encaixado não existe contato elétrico. Quando temos grupos com 3 ou mais pinos, estes são numerados. Os manuais dizem para encaixarmos um jumper entre 1-2, 2-3, etc. Se você não vai trocar a sua placa de CPU e nem instalar um novo processador, provavelmente não precisará conhecer os jumpers da sua placa de CPU. Entretanto é difícil encontrar um usuário interessado em expansões que não deseje também aumentar o poder de processamento do seu computador. Para isto é preciso instalar uma placa de CPU nova, ou trocar o processador por outro mais veloz. Neste tipo de expansão é fundamental o conhecimento dos jumpers envolvidos. Os principais deles dizem respeito a:

• Voltagem interna do processador • Clock externo do processador • Multiplicador de clock • Jumpers relativos à memória DRAM

O modo de programação dessas opções depende de diversos fatores, como o processador e a placa de CPU. Por exemplo, processadores Pentium II, Pentium III e Celeron não necessitam de programação de voltagem na placa de CPU. Esses processadores informam automaticamente à placa de CPU a voltagem necessária. Desta forma a placa de CPU pode gerar a voltagem correta para enviar ao processador. Processadores que utilizam o Socket 7 não oferecem este recurso. Cabe ao usuário programar jumpers da placa de CPU para fornecer as voltagens corretas.

Exemplo de um manual de Placa-Mãe explicando como jumpear a frequência do processador




Apesar das atuais placas do mercado serem jumperless (sem jumper), ainda imperam por aí milhares de placas que usam jumpeamento para processador. Acompanhe abaixo, algumas tabelas que foram extraídos de alguns manuais. Tabela para processadores Intel

CPU TYPE PRINTING

MGz MUL/BUS VOLTAGE JCK1 JCK2 JCK3 JBF1 JBF2 JPW1

Pentium 75 MHz 75 X1.5 / 50 3.3 V 2.3 2.3 2.3 OFF OFF 9.10 Pentium 90 MHz 90 X1.5 / 60 3.3 V 1.2 2.3 2.3 OFF OFF 9.10 Pentium 100 MHz 100 X1.5 / 66 3.3 V 2.3 1.2 2.3 OFF OFF 9.10 Pentium 120 MHz 120 X2 / 60 3.3 V 1.2 2.3 2.3 ON OFF 9.10 Pentium 133 MHz 133 X2 / 66 3.3 V 2.3 1.2 2.3 ON OFF 9.10 Pentium 150 MHz 150 X2.5 / 60 3.3 V 1.2 2.3 2.3 ON ON 9.10 Pentium 180 MHz 180 X3 / 60 3.3 V 1.2 2.3 2.3 OFF ON 9.10

Pentium/MMX 166 MHz 166 X2.5 / 66 2.8 V 2.3 1.2 2.3 ON ON 3.4 Pentium/MMX 200 MHz 200 X3 / 66 2.8 V 2.3 1.2 2.3 OFF ON 3.4 Pentium/MMX 233 MHz 233 X3.5 / 66 2.8 V 2.3 1.2 2.3 OFF OFF 3.4

Tabela para processadores Cyrix


CPU TYPE PRINTING MHz MUL/BUS VOLTAGE JCK1 JCK2 JCK3 JBF1 JBF2 FPW16x86 PR 120+ 100 X2/50 3.3 V 2-3 2-3 2-3 ON OFF 9-10 6x86 PR 133+ 110 X2/55 3.3V / 3.52V 2-3 2-3 1-2 ON OFF 9-10 6x86 PR 150+ 120 X2/60 3.3V / 3.52V 1-2 2-3 2-3 ON OFF 9-10 6x86 PR 166+ 133 X2/66 3.3V / 3.52V 2-3 1-2 2-3 ON OFF 9-10 6x86 PR 200+ 166 X2/75 3.3V / 3.52V 1-2 2-3 1-2 ON OFF 9-10 6x86 PR 130+ 110 X2/55 2.8V 2-3 2-3 1-2 ON OFF 3-4

6x86L PR 150+ 120 X2/60 2.8V 1-2 2-3 2-3 ON OFF 3-4 6x86L PR 166+ 133 X2/66 2.8V 2-3 1-2 2-3 ON OFF 3-4



6x86L PR 200+ 166 X2/75 2.8V 1-2 2-3 1-2 ON OFF 3-4 Tabela para processadores Cyrix

CPU TYPE PRINTING MHz MUL/BUS VOLTAGE JCK1 JCK2 JCK3 JBF1 JBF2 FPW16X86 MX PR 166 150 X2 / 60 2.9V 1-2 2-3 2-3 ON ON 5-6 6X86 MX PR 166 133 X2 / 66 2.9V 2-3 1-2 2-3 ON OFF 5-6

Tabela para processadores AMD

CPU TYPE

PRINTING MHz MUL/BUS VOLTAGE JCK1 JCK2 JCK3 JBF1 JPW1

K5 PR100 100 X1.5 / 66 3.3V 2-3 1-2 2-3 OFF 9-10 K5 PR120 120 X2 / 60 3.3V 1-2 2-3 2-3 ON 9-10 K5 PR133 133 X2 / 66 3.52V 2-3 1-2 2-3 ON 11-12 K5 PR150 150 X2.5 / 60 3.52V 1-2 2-3 2-3 ON 11-12 K5 PR166 166 X2.5 / 66 3.52V 2-3 1-2 2-3 ON 11-12 K6 PR2-166 166 X2.5 / 66 2.9V 2-3 1-2 2-3 ON 5-6 K6 PR2-200 200 X3 / 66 2.9V 2-3 1-2 2-3 OFF 5-6 K6 PR2-233 233 X3.5 / 66 2.9V 2-3 1-2 2-3 OFF 7-8

Multiplicadores para o Socket 7

Fator Jumpers Clocks internos e externos XFabro BF2 BF1 BF0 50 MHz 60 MHz 66 MHz 75 MHz 83 MHz 100 MHz 1,5x OFF OFF OFF 75 MHz 90 MHz 100 MHz 112 MHz 125 MHz 150 MHz 2x OFF OFF ON 100 MHz 120 MHz 133 MHz 150 MHz 166 MHz 200 MHz 2,5x OFF ON ON 125 MHz 150 MHz 166 MHz 187 MHz 208 MHz 250 MHz 3x OFF ON OFF 150 MHz 180 MHz 200 MHz 225 MHz 250 MHz 300 MHz 3,5x OFF OFF OFF 175 MHz 210 MHz 233 MHz 262 MHz 291 MHz 350 MHz 4x ON OFF ON 200 MHz 240 MHz 266 MHz 300 MHz 333 MHz 400 MHz 4,5x ON ON ON 225 MHz 270 MHz 300 MHz 337 MHz 375 MHz 450 MHz 5x ON ON OFF 250 MHz 300 MHz 333 MHz 375 MHz 416 MHz 500 MHz 5,5x ON OFF OFF 275 MHz 330 MHz 366 MHz 412 MHz 458 MHz 550 MHz 6x OFF OFF ON 300 MHz 360 MHz 400 MHz 450 MHz 500 MHz 600 MHz

Nesta tabela estão indicados os clocks internos que são obtidos para cada clock externo e cada multiplicador utilizado. Esses multiplicadores são programados através de três jumpers existentes nas placas de CPU: BF0, BF1 e BF2. As placas produzidas antes do final de 1997 em geral não possuem o jumper BF2, e por isso não podem formar multiplicadores 4x e superiores. A próxima tabela mostra as opções de configuração de clock interno para processadores que usam o Slot 1, em função do clock externo e do multiplicador. Observe que essas placas de CPU possuem 4 jumpers, em geral chamados de BF0, BF1, BF2 e BF3, com os quais é programado o multiplicador. Multiplicadores para o Slot 1

Fator Jumpers Clocks internos e externos X BF3 BF2 BF1 BF0 66 MHz 75 MHz 83 MHz 100 MHz 2x ON ON ON ON 133 MHz 150 MHz 166 MHz 200 MHz




2,5x ON ON ON OFF 166 MHz 187 MHz 208 MHz 250 MHz 3x ON ON OFF ON 200 MHz 225 MHz 250 MHz 300 MHz 3,5x ON ON OFF OFF 233 MHz 262 MHz 291 MHz 350 MHz 4x ON OFF ON ON 266 MHz 300 MHz 333 MHz 400 MHz 4,5x ON OFF ON OFF 300 MHz 337 MHz 375 MHz 450 MHz 5x ON OFF OFF ON 333 MHz 375 MHz 416 MHz 500 MHz 5,5x ON OFF OFF OFF 366 MHz 412 MHz 458 MHz 550 MHz 6x OFF ON ON ON 400 MHz 450 MHz 500 MHz 600 MHz 6,5x OFF ON ON OFF 433 MHz 487 MHz 541 MHz 650 MHz 7x OFF ON OFF ON 466 MHz 525 MHz 583 MHz 700 MHz 7,5x OFF ON OFF OFF 500 MHz 562 MHz 625 MHz 750 MHz 8x OFF OFF ON ON 533 MHz 600 MHz 666 MHz 800 MHz 8,5x OFF OFF ON OFF 566 MHz 637 MHz 708 MHz 850 MHz 9x OFF OFF OFF ON 600 MHz 675 MHz 750 MHz 900 MHz

Nem sempre os manuais das placas de CPU apresentam a tabela completa, e nem sempre chamam esses jumpers de BF0, BF1, BF2 e BF3. Suponha por exemplo que uma determinada placa apresenta uma tabela que vai só até 4.5x, o que resultaria em 450 MHz para um clock externo de 100 MHz. Suponha também que esses jumpers são chamados, por exemplo, de J30, J31, J32 e J33. Para instalar processadores com clocks mais elevados será preciso identificar a correspondência entre esses jumpers e BF0, BF1, BF2 e BF3. Podemos assim completar a tabela para multiplicadores até 9x, permitindo a instalação de processadores mais rápidos. Esta identificação é muito fácil de fazer. Compare no manual da sua placa de CPU a diferença entre as configurações para 3x e 3.5x. O único jumper diferente entre essas duas configurações é o BF0. O BF1 é o jumper que aparece diferente entre as configurações 2.5x e 3.5x. Identificados BF0 e BF1, sobram os outros dois. Compare 3.5x com 4x e você identificará o BF2. O que sobrar é o BF3.

8.5. Outros Jumpers Não é só o microprocessador que precisa receber tratamento especial para sua perfeita conexão à placa-mãe. Existem outros jumpers que precisam ser configurados na placa-mãe. Veja abaixo os principais:

8.5.1. Jumper para descarga da CMOS Todas as placas de CPU possuem um jumper que é usado para habilitar o fornecimento de corrente da bateria para o chip CMOS. Muitas vezes, para não gastar a bateria enquanto a placa não é vendida, os fabricantes deixam este jumper desabilitado. Antes de montar o seu PC, verifique qual é este jumper, e programe-o na opção Normal, para que o chip CMOS receba corrente da bateria. A figura mostra um exemplo desta configuração.

8.5.2. Flash Bios As placas de CPU modernas possuem seu BIOS armazenado em um tipo especial de memória chamado Flash ROM. Sua principal característica é que, ao contrário das ROMs comuns, podem ser reprogramadas pelo usuário, utilizando softwares apropriados, fornecidos pelo fabricante da placa de CPU. Existem Flash ROMs com voltagens de programação de 5 volts, e outras com voltagens de programação de 12 volts. Não altere este jumper, deixe-o




como veio de fábrica. Ele não deve ser programado pelo usuário, e sim pelo fabricante. A figura abaixo mostra um exemplo desta programação.

8.5.3. Voltagem e Clock da SDRAM A maioria das memórias SDRAM opera com tensão de 3,3 volts, mas alguns modelos antigos usam 5 volts. A maioria das placas de CPU aceita apenas SDRAMs de 3,3 volts, mas algumas possuem jumpers para selecionar entre as duas tensões possíveis. A figura abaixo mostra um exemplo desta programação.

8.5.4. Jumpeamento de HDs, CD-ROM Você também na montagem de um PC, vai se deparar com este tipo de jumpeamento. O HD e o CD-ROM podem assumir as posições MASTER (Mestre) e SLAVE (Escravo) de uma IDE.




Exemplo de um manual de HD

Exemplo de manual de cd-rom

Exemplo de manual de um CD-ROM

8.6. O Padrão Atx Esse padrão é um conjunto de especificações técnicas que definem parâmetros para o desenvolvimento das placas-mãe e de alguns de seus complementos, como o gabinete do computador ou a fonte de alimentação.




Em relação à estrutura PC-AT, a norma ATX constitui um aperfeiçoamento de projeto que, basicamente, afeta a distribuição especial dos componentes. A localização do microprocessador nas placas ATX permite que todas as placas de expansão possam ser de tamanho completo. Já o projeto AT não possibilitava o emprego dessas placas porque tanto o microprocessador como seu ventilador inutilizavam muitos slots. A fonte de alimentação também varia um pouco de posição no padrão ATX, passando a situar-se acima do microprocessador, de modo que seu ventilador ajuda a gerar a corrente de ar que o refrigera. Além disso, os soquetes reservados para os módulos de memória se localizam numa zona consideravelmente menos congestionada por conectores e cabos, e por esse motivo podem ser manipulados com maior comodidade. Outra característica da disposição dos componentes em uma placa ATX é a localização dos conectores dos dispositivos de armazenamento, que ficam bem perto dos dispositivos físicos, de maneira que os cabos de conexão podem ser mais curtos, o que contribui para mais ordem dentro da CPU.

8.7. On Board X Off Board Qual o melhor padrão de placa mãe ? Será que a relação custo X benefício vale a pena ? Diversos modelos de placa-mãe estão trazendo vídeo, rede, fax/modem e multimídia "on board", ou seja, todas essas placas embutidas na própria placa-mãe. Desta forma, não é necessário o uso de nenhuma placa adicional. Vamos ressaltar somente o exemplo da placa de vídeo incorporada, veja o que se ganha e o que se perde: Há duas técnicas básicas utilizadas para a construção desse tipo de placa-mãe. No passado, as placas-mãe utilizavam somente um processo de simples integração da placa de vídeo à placa-mãe. Na placa-mãe havia o processador de vídeo e a memória de vídeo à parte, como ocorre em um micro onde a placa de vídeo é instalada em um dos slots da placa-mãe. Atualmente, entretanto, diversas placas-mãe estão utilizando a arquitetura UMA (Unified Memory Architecture). Essa arquitetura faz com que parte da memória RAM do micro seja usada como memória de vídeo, ao invés da memória de vídeo ser formada por circuitos à parte na placa-mãe. Essa arquitetura é utilizada por placas-mãe que não possuem chipsets Intel (os chipsets Intel não permitem a arquitetura UMA), como os chipsets SiS 5598 ("TX Pro 2" e "Super TX", que são outros nomes para este chipset) e VX Pro 2. Obviamente a quantidade de memória RAM disponível para aplicativos será menor, já que a memória de vídeo será formada por parte da memória RAM. Se você configurar o micro a ter de 2 MB de memória de vídeo, você terá 2 MB de memória a menos. Um micro com 16 MB de RAM ficaria com somente 14 MB disponíveis, por exemplo. Na verdade, as placas que usam a arquitetura UMA, esses "incríveis" 2, 4, 6, 8 ou 16 MB de vídeo são da memória RAM. Se você configurar o micro a usar 4 MB de memória de vídeo, ele ficará com 4 MB a menos para aplicativos. Nesse tipo de placa-mãe, a configuração da quantidade de memória de vídeo que o micro utilizará é feita no setup. Observe o teste abaixo: Ao desabilitar o vídeo on-board de uma placa PC-100 (instalando-se uma placa de vídeo Trident 9680), o desempenho de processamento aumentou 8,84%, provando que o vídeo on-board diminui o desempenho de processamento do micro. No caso do modem on board, toda a modulação e demodulação é feita pelo microprocessador. No caso da placa de som, o processamento que normalmente seria feito pela própria placa é despejado em cima do processador. Ou seja, quando usamos uma placa que traz “tudo” on board, estamos sobrecarregando nosso microprocessador com tarefas que não são da “ossada dele”. As tarefas das interfaces (placas de som, vídeo, modem, rede...) é entregue ao processador e testes comprovam que as placas que usam circuitos on board chegam a perder cerca de 30% do rendimento total do processador (dependendo da aplicação) em relação as placas que são as off board, ou seja, placas que trazem independente som, vídeo, modem e rede. O padrão atual mais vendido de placas on board é a PC-100 e custam em torno de R$ 250,00 (janeiro 2001). As off board (também chamada de placas lisas pelos vendedores) mais conhecidas atualmente são: SOYO, ASUS e FIC e também custam em torno de R$ 250,00. Ou você compra uma PC-100 e tem um PC “completo” ou compra uma placa mãe lisa e ainda tem que comprar por fora vídeo, som ... e tem um micro altamente personalizado com placas “escolhida a dedo”. Aqui você escolhe o final, aqui “VOCÊ DECIDE !!”.

8.8. Gerenciamento De Energia Graças à mudança da fonte de alimentação, o padrão ATX introduziu também melhoras em outros aspectos. Por exemplo, o próprio PC pode ligar ou desligar a fonte, de modo que o controle do consumo de energia é mais completo e funcional. Com a instauração do padrão ACPI (Advanced Control Power Interface, interface avançada de controle de energia), um computador pode dar um boot automaticamente e desligar-se por estímulo de uma




chamada telefônica ou de outro computador. Isso é possível graças ao fato de que os computadores ATX não se desativam totalmente; quando se desliga um equipamento desse tipo, a fonte de alimentação continua fornecendo à placa-mãe uma pequena tensão elétrica que lhe permitirá atuar quando necessário. Embora esse mecanismo tenha implicado vantagens para os usuários domésticos, muitas grandes empresas não aceitam a idéia de instalar computadores que incorporem fontes ATX e sistemas de gerenciamento de energia. Elas explicam que, se todos os seus PCs fossem do padrão ACPI, eles continuariam consumindo energia fora dos horários de trabalho, o que significaria um acréscimo desnecessário no consumo de eletricidade.

8.9. Dispositivos Integrados Outra das muitas vantagens da norma ATX é a incorporação à placa-mãe de componentes que, nas placas AT, embora indispensáveis, tinham de ser instalados posteriormente. Por exemplo, muitas das placas-mãe do tipo AT não possuíam as conexões necessárias para os dispositivos de armazenamento nem para as portas de comunicação ou as portas de impressoras. Tais conexões dependiam da instalação de placas de expansão adicionais. Na parte posterior das placas-mãe do tipo ATX encontram-se agrupados todos os conectores externos dos dispositivos por estas suportados, as portas de teclado e mouse tipo PS/2, duas portas seriais e uma porta paralela para impressora. Opcionalmente, as placas do tipo ATX podem também incorporar dois conectores para bus USB (Universal Serial Bus, bus serial universal), conectores de entrada e de saída de áudio e, ainda, um conector de rede local (LAN). Para que todos os conectores possam coincidir com a abertura traseira dos gabinetes, cada placa-mãe ATX vem acompanhada de uma máscara de alumínio, com seus próprios orifícios. Essa máscara é encaixada no espaço vazio padrão dos correspondentes gabinetes.

8.10. Slots de Expansão Uma das funções mais importantes da placa-mãe é favorecer a conexão de novos periféricos ao computador. Por meio dos slots de expansão pode-se ligar uma placa diretamente a um bus de dados; cada um desses buses tem um tipo de conector específico que permite evitar erros nas conexões. Na maioria dos PCs há dois tipos de slots, ISA e PCI. Além deles, os sistemas de última geração também incorporam um slot AGP para a placa gráfica. Os slots ISA mantêm a compatibilidade com placas antigas, embora algumas atuais ainda usem esse bus de pouca capacidade porque operam com fluxo de dados muito pequeno e porque, fazendo isso, evitam ocupar um slot PCI. O bus ISA tem capacidade máxima de transmissão de 16 Megabites (Mb) por segundo, bem inferior aos 132 Mb do PCI, usado pela maior parte das placas de expansão que exigem altas taxas de transferência. Hoje as placas ISA estão em franco retrocesso e tudo indica que desaparecerão da superfície das placas-mãe em poucos anos.

8.11. Outros Slots Alguns tipos de buses de expansão estão hoje em desuso, mas vale recordá-los. O primeiro IBM PC incorporava um bus ISA de 8 bits, que posteriormente passou para 16 bits, gerando o bus ISA hoje encontrado na maioria dos PCs. Quando esse bus começou a demonstrar sua ineficiência para lidar com a avalanche de informação administrada por um PC, surgiram várias alternativas. A proposta da IBM (com o nome de MCA – Micro Channel Arquitetura microcanal) oferecia um bus de 32 bits mas tinha como desvantagens o uso exclusivo em PCs IBM e a total incompatibilidade com os buses ISA existentes. Por outro lado, o bus EISA (extended ISA, ISA estendidos) permitia usar no mesmo slot qualquer tipo de placa ISA, propiciando uma largura de banda de 32 bits em modo EISA. Infelizmente, o alto custo dificultou sua implantação. Mais recentemente, dois buses de 32 bits, o Vesa local Bus e o PCI, competiram durante curto período de tempo. As poucas melhoras em desempenho obtidas com a instalação do Vesa Local Bus acabaram por favorecer a afirmação do bus PCI, que se tornou um padrão.




Tipos de Slots para placas

8.12. Barramentos

Barramentos são conjuntos de sinais digitais através dos quais o microprocessador transmite e recebe dados de circuitos externos. O barramento local é o mais importante de todos eles. Fica localizado na placa de CPU, e através dele o microprocessador se comunica com a memória cache, com a memória DRAM e com os circuitos que formam o chipset. Outros barramentos são utilizados para a comunicação com placas de expansão. São necessárias para que o microprocessador tenha acesso a placas de vídeo, placas de som, placas fax/modem, e todos os demais tipos de placas. Como esses barramentos necessitam ligar a placa de CPU nas placas de expansão, são fisicamente representados por conectores, que são chamados de slots.

8.12.1. Barramento PCI A figura abaixo mostra os conectores usados no barramento PCI (Peripheral Component Interconnect). Nesta figura, vemos que existem 4 slots PCI, como ocorre na maioria das placas de CPU modernas, mas podemos encontrar placas equipadas com 5 slots PCI, e algumas mais raras equipadas com apenas 3 deles.




Nos slots PCI conectamos placas de expansão PCI. Alguns exemplos típicos de expansão PCI são: Placa de vídeo (SVGA) Placa de interface SCSI Placa de rede Placa digitalizadora de vídeo

É muito raro um PC possuir simultaneamente todas essas placas, e também é raro o uso de outras placas PCI além dessas. A grande maioria dos PCs possuem apenas uma placa de vídeo PCI (placa de som e placa de fax/modem são comuns, mas em geral não utilizam os slots PCI). Portanto é muito comum encontrar um PC com um slot PCI ocupado e três slots PCI livres. Encontrar um PC com todos os slots PCI ocupados é bastante raro. Podemos ver na figura abaixo, algumas placas de expansão PCI. Mais a diante faremos uma comparação o barramento PCI e os demais barramentos presentes em um PC.

Placa de Vídeo PCI

É importante lembrar que barramento PCI não é sinônimo de slots PCI. O Barramento PCI é um conjunto de sinais digitais que partem do chipset e do microprocessador, e atingem tanto as placas de expansão, através dos slots, como circuitos de placa de CPU. Por exemplo, as interfaces para disco rígido embutidas na placa de CPU são controladas através do barramento PCI, apesar de não utilizar os slots.

8.12.2. Barramento ISA O barramento ISA (Industry Standard Architeture) surgiu no inicio dos anos 80. Foi criado pela IBM para ser utilizado no IBM PC XT (8 bits) e no IBM PC XT (16 bits). Apesar de Ter sido lançado há muito tempo, podemos encontrar slot ISA em praticamente todos os PCs modernos. No tempo em que não existiam barramentos mais avançados, as placas de CPU possuíam 6,7 e até 8 slots ISA. Atualmente a maioria das placas de CPU apresentam 2 slots ISA, como é o caso da mostrada na figura abaixo, mas podemos encontrar algumas equipadas com 4, ou apenas com 2 slots ISA.

Placa para Barramento ISA




Os slots ISA são utilizados para varias placas de expansão, entre as quais:

Placas de fax/medem Placas de som Placas de interface para o scanner SCSI Interfaces Proprietárias Placas de rede

Placas de fax/modem o placas de som tipicamente utilizam slots ISA. Outros tipos de placas podem ser encontradas nas versões ISA e PCI. É o caso das placas de rede. Apesar de existirem placas de rede ISA e PCI, é mais recomendável utilizar a versão PCI já que em geral existe mais slots PCI livres.

Placa de Modem ISA de 8 bits

A figura abaixo mostra exemplos de expansão ISA. Observe que algumas delas utilizam um conector simples (8 bits), em quanto outra utilizam um conector duplo (16 bits). Da mesma forma, os slots ISA pode apresentar um único conector (ISA 8 bits) ou dois (ISA 16 bits). Placas ISA 8 bits podem ser encaixadas tanto em slots ISA 8 bits quanto em slots ISA 16 bits. Placas ISA 16 bits devem ser encaixadas obrigatoriamente em slots ISA 16 bits(exceto em raríssimos casos de placas VGA antigas, de 16 bits, mas que se comportam como placas de 8 bits ao serem encaixadas em um slot de 8 bits). Os slots ISA de 8 bits praticamente não são mais encontrados nos CPU modernos. O caso geral é nos quais existem apenas slots ISA 16 bits. A figura abaixo mostra placas de expansão ISA 8 e 16 bits, bem como seus slots.

Observe que barramento ISA não é sinônimo de slots ISA. O barramento ISA é um conjunto de sinais digitais que partem do chipset e do microprocessador, e atingem tanto as placas de expansão, através dos slots, como circuitos da placa de CPU. Por exemplo as interfaces para Drive e disquete, interface serial e interface paralela embutidas na placa de CPU são controladas através do barramento ISA, apesar de não utilizarem os slots.




8.12.3. Barramento AGP Este novo barramento foi lançado pela Intel, especialmente para acelerar o desempenho das placas de vídeo em PCs equipados com o PENTIUM II. Trata-se do Acelerate Graphics Port. É formado por um único slot, como o mostrado abaixo. Observe que esse slot é muito parecido com os utilizado nos barramentos PCI, mas existem diferenças sutis no ponto de vista mecânico. Fica um pouco mais deslocado para a parte frontal do computador, além de possuir uma separação interna da existente no slot PCI. Desta forma, é impossível encaixar neste slot, uma placa que não seja AGP.

Diferença no encaixe das Placas PCI e AGP

O AGP é um slot solitário, usada exclusivamente para placas de vídeo projetadas no padrão AGP. Muitos modelos de placas de vídeo já são produzidas atualmente nas versões PCI e AGP, como é o caso da Diamond Viper V330. A principal vantagem da AGP é sua taxa de transferência, bem maior que a verificada no barramento PCI. Podemos ver um barramento AGP na figura abaixo.

Slot para barramento AGP

A existência do slot AGP esta vinculada ao chipset utilizado na placa de CPU. Chipset Intel i430TX e anteriores, usados em placas de CPU Pentium, não possuem controle para AGP. Também não existe AGP nas primeiras placas de CPU Pentium II, ainda equipadas com o antigo chipset i440FX. O AGP foi introduzido nas placas de CPU Pentium II equipadas com o chipset i440LX, lançadas no final de 1997. Também está presente no i440BX, também voltado para o Pentium II. Outros fabricantes de chipset também criaram chipset com suporte para AGP, mas para serem usados com microprocessadores que usam Socket 7 (Pentium, AMD k6, Cyrix 6x86, etc.).




O desempenho de uma placa conectada a um barramento está intimamente ligado à sua taxa de transferência. A sua taxa de transferência, por sua vez, depende do numero de bits e do clock. A tabela que se segue mostra as características dos barramentos ISA, PCI e AGP.

Barramento Bits Clock Taxa de Transferência ISA 16 8 MHz 8 MB/s PCI 32 33 MHz 132 MB/s

AGP X1 32 66 MHz 266 MB/s AGP X2 32 133 MHz 532 MB/s

O barramento ISA utiliza um clock de 8 Mhz, e realiza transferência do 8 ou 16 bits. Usando 16 bits teoricamente poderia transferir 16 MB/s (8 Mhz x 2 bytes), mas cada transferência utiliza dois ciclos e clock, como era exigida pelas placas de expansão no inicio dos anos 80, que eram muito lentas. Desta forma, a taxa de transferência obtida com o ISA é e apenas 8 MB/s. O barramento PCI utiliza um clock de no máximo 33MHz, com transferência de 32 bits. Isso resulta em uma taxa de transferência de 132 MB/s(33 Mhz x 4 bytes). O barramento AGP não esta ligado ao PCI, e sim, ao barramento externo do microprocessador . a maioria dos microprocessadores opera com um clock de 66 Mhz. No chamado modo “X1”, cada ciclo de clock do microprocessador é traduzido em um ciclo no barramento AGP. Portanto neste modo, o AGP utiliza um clock de 66 Mhz. Sua taxa de transferência desta forma é de 266 MB/s. dependendo do chip gráfico existente na placa SVGA AGP, pode ser usado o chamado modo “X2”, no qual cada ciclo do clock externo do microprocessador é traduzido em dois ciclos AGP. Tudo se passa como se o barramento AGP operasse a 133 Mhz, o que resulta em uma taxa de transferência de 532 MB/s.

8.12.4. Barramentos Obsoletos Você vai certamente ouvir falar em barramentos obsoletos que não são mais usados nas placas de CPU modernas. O ISA é um barramento obsoleto em termos de velocidade, mas ainda é adequado para placas que exigem baixas taxas de transferência, como placas de som e placas de fax/modem. Portanto, o ISA é obsoleto mas ainda é muito usado. Vejamos quais são os barramentos obsoletos que já não são mais usados. O barramento VLB (VESA Local Bus) foi muito utilizado principalmente em placas de CPU 486, sendo suplantado pelo PCI.

Placas para barramento VESA Local bus




O barramento EISA (Extended ISA) foi muito utilizado em servidores de alto desempenho, até aproximadamente 1995. Apresenta uma taxa de transferência apenas duas vezes maior que a do barramento ISA. Ainda é possível encontrar algumas placas de CPU com esse Barramento, mas são muito raras. O barramento MCA (Micro Channel Architecture) foi criado pela IBM para ser utilizado nos primeiros PCs da série PS/2. Como era um barramento proprietário, ou seja, de uso exclusivo da IBM, não foi adotado pela industria, teve utilização bastante restrita e caio em desuso a vários anos.

9. O microprocessador




Ao mesmo tempo motor e cérebro do computador , o microprocessador encarrega-se de efetuar todos os cálculos e processos que permitem o funcionamento do PC. Assim, não surpreende que ele seja o componente mais caro da máquina: seu preço pode ser duas ou mesmo três vezes maior que o da placa-mãe em que fica alocado. O microprocessador, executa as instruções e cálculos que constituem os programas, ao mesmo tempo que se incumbe de e iniciar as informações solicitadas por todos os componentes do PC e de receber aquelas por eles geradas. Ele é de vital importância para o funcionamento geral do computador, pois de sua velocidade depende, embora não totalmente, o desempenho de sistema. Pode-se comparar o processador a um maestro, que supervisiona os músicos e lhes indica o ritimo de trabalho. Mas a atuação do regente não basta para garantir uma boa interpretação; é preciso que os músicos estejam no nível por ele exigido, Da mesma forma, para que um PC aproveite ao máximo o rendimento de seu processador, os módulos de memória, o disco rígido, o adaptador de vídeo e os demais componentes devem Ter um nível de desempenho idêntico ou superior ao seu. Não adianta muito contar-se com um processador rápido (como um Pentium III de 800 MHz) se o PC dispõe apenas de 16 MB de memória RAM ou de uma placa gráfica para bus ISA. Um PC com configuração mais simples (um Pentium MMX de 200 MHz, com 64 MB de memória e uma placa gráfica PCI) certamente terá funcionamento muito mais ágil e, inclusive, iniciará o sistema operacional com maior velocidade.

9.1. Velocidade do processador A escolha do processador é a decisão mais importante quando se deseja comprar ou melhorar o desempenho de um computador. Em geral, a velocidade é a característica que mais influi nessa decisão. Megahetz (MHz) é uma medida de freqüência, não de velocidade. Por esse motivo, não é correto usar a frequência de funcionamento para indicar a rapidez de um processador; se fosse assim, um Pentium II de 400 MHz deveria Ter funcionamento de duas vezes mais rápido que o de um Pentium MMX de 200 MHz. O rendimento específico de determinado microprocessador não pode ser qualificado utilizando-se uma simples fórmula, porque depende de uma grande variedade de fatores externos a ele, por exemplo o chipset, a memória disponível ou o sistema de refrigeração nele incorporado, que influi em sua temperatura de funcionamento.

9.2. Especificações Para se identificar um processador é preciso levar em conta duas características básicas, sua frequência e a largura de dados. É habitual que a frequência interna do processador seja indicada em milhões de ciclos por segundo, ou MHz. Um ciclo é o elemento mínimo de tempo que o microprocessador pode gerenciar. Cada operação exige o mínimo de um ciclo para sua execução, embora na maioria dos casos sejam necessários vários ciclos. Por exemplo, para enviar dados à memória um processador Pentium III emprega um mínimo de três ciclos na preparação da informação e mais outro ciclo no envio de cada dado, e precisa voltar a preparar mais informação para enviar cada seis dados. Assim, quando se assinala o número de instruções por segundo que um processador pode executar,o que se está indicando é uma referência da média de seu funcionamento em condições normais. Esse dado permite apreciar, na verdade, a evolução dos microprocessadores. Estes, além de Ter sua referência aumentada, com o passar do tempo foram reduzindo o número de ciclos que precisam gastar para executar qualquer instrução. Ao antigo processador intel 8086 do IBM PC, que usava uma média de 12 ciclos por instrução, seguiram-se os modelos 80286 e 80386, que reduziram esse consumo para 4,5 ciclos. A evolução prosseguiu até que se chegou às três ou quatro instruções que um processador Pentium III é capaz de executar como mínimo. Esses números só se tornaram possíveis graças aos aperfeiçoamentos introduzidos na arquitetura interna dos processadores Pentium PRO, Pentium II e Pentium III (como a execução dinâmica, a previsão de múltiplas ramificações ou o bus DIB, que serão examinados nas próximas páginas), que tanto os diferenciam de seus predecessores. Tais inovações permitem entender por que dois microprocessadores funcionando à mesma frequência podem Ter um desempenho diferente. Há algum tempo, essa diferença podia ser constatada em processadores como o 80386 ou o 80486 com a mesma frequência. Atualmente, os processadores das diversas gerações ou famílias que surgiram no mercado superam a frequência de seus antecessores e não permitem que se estabeleçam comparações diretas. Por outro lado, a eficiência de cada processador em minimizar o número de ciclos empregados para executar cada instrução ajuda a distinguir e entender as diferenças reais entre os da Intel e os fabricados por empresas como a




AMD ou a Cyrix. Embora totalmente compatíveis, os processadores de cada marca apresentam notáveis diferenças de rendimento, mesmo quando compartilham uma mesma frequência de funcionamento.

9.3. Ciclos, Buses e Instruções Outra confusão habitual diz respeito à frequência interna dos microprocessadores. Antes do surgimento dos 80486 da Intel, a frequência do bus do sistema e do microprocessador era a mesma. Com a chegada do 486 DX2, a frequência dos processadores passou a ser um múltiplo da do bus do sistema. Dessa forma, o microprocessador aumentava sua capacidade de cálculo e de execução, ao mesmo tempo que se mantinha a compatibilidade com todo o hardware existente, pois o bus do sistema permanecia intacto. Essa mudança permitiu introduzir uma melhora substancial no desempenho dos computadores. Com o passar do tempo, o projeto dos microprocessadores evoluiu de forma considerável, fazendo com que sua velocidade de processamento tenha chegado a tal ponto que os diferentes dispositivos conectados ao bus do sistema, trabalhando a uma frequência muito menor, às vezes não conseguem receber e fornecer a informação no ritmo exigido pelo processador. Quando isso ocorre, e o processador não recebe informações ou instruções, ele deixa passar um ou vários ciclos sem fazer nada. Esses ciclos de inatividade são conhecidos pelo nome de estados de espera (wait states). A solução para esse problema consiste em mudar a frequência do bus do sistema. Paralelamente, para assegurar a compatibilidade com os demais componentes do PC, introduziram-se alguns aperfeiçoamentos que, embora não tenham significado uma alteração radical na arquitetura do sistema, implicaram adoção de dois novos tipos de bus local, o Vesa-LB e o bus PCI. Esses buses locais acrescentaram às placas-mãe novos slots de expansão, que permitem ligar, com uma frequência maior e de forma direta, os periféricos ao microprocessador e à memória. Por sua vez, um chipset encarregava-se de ligar o bus do sistema convencional ao bus local, bem como de regular o tráfego entre os dois. Essa conexão direta entre o processador e alguns componentes do PC permitiu otimizar seu rendimento, eliminando grande parte dos estados de espera. Como outros casos comuns na evolução dos computadores, ao longo da qual quase nunca houve lugar para a manutenção de tecnologia incompatíveis, o bus local Vesa-LB desapareceu quando o bus PCI se afirmou como o padrão preferido no mundo do PC. Com o tempo, mesmo o bus do sistema, com seus 66 MHz, atingiu seu limite para ser capaz de abastecer microprocessadores capazes de executar mais de quatro instruções por ciclo a frequências superiores aos 500 MHz (500 MHz x 4 instruções por ciclo = 2.000.000.000 instruções por segundo, aproximadamente o que é executado por um processador Pentium III de 500 MHz). Alguns meses depois da introdução do Pentium II no mercado apareceram as primeiras placas-mãe e os primeiros chipsets dotados de um novo bus, denominado AGP (Accelerated Graphics Port, porta gráfica acelerada), destinado única e exclusivamente a acelerar os processamentos gráficos do computador. Com a expansão dos sistemas operacionais gráficos, aumentou significativamente a quantidade de informação que transita no interior do PC. Os Sistemas Operacionais de janelas, como o windows, em vez dos caracteres que um PC de sistema operacional MS-DOS tinha de mostrar, consomem recursos, memória e largura de bus. Movem zonas de tela de um lugar a outro, carregando e mostrando centenas de tipos de letra vetoriais ou simplesmente apresentando uma área de trabalho de milhares de pontos horizontais e verticais com uma profundidade de 24 bits de dados por pixel. Tal como o bus PCI em seu tempo, o bus AGP acessa diretamente o processador e a memória por um bus dedicado de 66 MHz. Mediante um complexo sistema de controle dos sinais transmitido pelo bus AGP, algumas placas podem empregar um modelo especial x2 (está previsto que, no futuro, será lançado um modo x4), no qual são enviados um dado à frente e outro atrás do sinal que constitui cada ciclo. Isso torna possível alcançar uma pseudo-frequência de 132 MHz.

9.4. Fluxo e Capacidade Tanto ou mais importante que o ritmo no qual o processador recebe, processa e envia a informação é o tamanho do bus de dados com o qual ele faz isso. Se compararmos uma rodovia com um bus de dados, as pistas dessa estrada seriam as linhas de comunicação que transportam os bits, e o número de pistas indicaria a largura do bus, que é o tamanho dos dados que ele é capaz de




carregar em cada ciclo, expresso em bits. Quanto maiores forem a largura do bus e a frequência , tanto maior será a medida em que se consegue incrementar o fluxo de informação. O processador recebe e envia a informação pelo bus do sistema. Este varia em função do processador, embora geralmente tenha frequência de 66MHz com uma largura ou tamanho de dados de 64 bits. Com o surgimento dos microprocessadores Pentium II com frequência de 350 MHz, a Intel introduziu a mudança de frequência do bus de sistema para 100 MHz , mas ele conservou a largura de 64 bits de seu antecessor. Tal alteração foi possível graças ao lançamento de novos tipos de memória RAM capazes de suportar esse aumento de frequência do bus do sistema , que, além de melhorar a transmissão de informação entre os componentes, permite incrementar a frequência de trabalho do microprocessador. A frequência interna de um processador é definida pela frequência do bus do sistema, à qual se aplica um fator de multiplicação. Daí decorre que, quando se aumenta em alguns hertz a frequência do bus, o processador experimenta uma muito significativa. Os primeiros processadores Intel para bus de 100 MHz conseguiram aumentar sua frequência interna inclusive reduzindo-se o multiplicador. Isso tornou impossível fazer comparações diretas entre processadores com diferentes frequência de bus. Por exemplo, entre um processador Pentium II de 300 MHz (66MHz x 4,5) e um Pentium II de 333 MHz (66 MHz x 5) há uma diferença de 33 MHz provocada por um aumento do multiplicador, que afeta, embora apenas levemente, o rendimento geral do sistema, já que somente os cálculos e processamentos internos do microprocessador melhoram. Ao contrário, entre um Pentium II de 333 MHz (66MHz x 5) e um Pentium II de 350 MHz (100 MHz x 3,5), a diferença é somente de 17 MHz , mas o bus do sistema tem um fluxo muito maior, o que lhe permite aumentar a velocidade de acesso à memória, á placa gráfica etc. Essas melhoras, redundam em desempenhos bem superiores, de modo algum refletidos pelos 17 MHz de diferença. Obtém-se a frequência do bus do sistema. Todos os processos que ocorrem no interior do microprocessador desenvolvem-se no ritmo definido por sua frequência interna, empregando a largura de dados do bus interno. Desde o aparecimento do processador 80486, o bus de dados interno e os registradores que ele maneja têm o tamanho de 32 bits. Os registradores, células de armazenamento e superior internas do processador, são imprescindíveis para a execução de qualquer instrução. Por exemplo, quando o microprocessador precisa efetuar uma soma básica, ele armazena os dados de entrada em dois registradores distintos, para gerar o resultado em um terceiro. Milhões de vezes por segundo o processador executa as instruções simples que compõem um software e que se agrupam nos blocos de rotinas ou sequências de instruções básicas de que os programas necessitam com frequência.

9.5. Bus de Endereços A informação com os endereços de memória que o processador deve ler, ou nas quais ele deve armazenar informações, transmite-se pelo bus de endereços. Este não transfere fisicamente a informação entre o processador e os módulos de memória; apenas indica o endereço de memória que deverá receber o próximo dado transmitido pelo bus de dados. Em função do tipo de microprocessador, o tamanho do bus de endereços varia e, portanto, varia também a quantidade máxima de memória que ele está capacitado a gerenciar. Os computadores dotados de processadores 80386 e 80486 incorporam um bus de endereço de 32 bits. Por tratar-se de um bus que direciona e controla as posições da informação que a memória armazena ou recupera, os dados que ele transporta indicam posições de memória que, possuindo um tamanho de 32 bits, conseguem alcançar um valor máximo de somente 4.294.967.296 byts, ou seja, 4 Gygabytes (GB). Os microprocessadores Pentium PRO, Pentium II e Pentium III operam com bus de endereços de mais capacidade, de 36 bits. Portanto, podem gerenciar endereços de memória de 36 bits de tamanho, que equivalem a 68.719.476.736 bytes, ou 64 GB de memória RAM.

9.6. Cache em Dois Níveis Quase todos os microprocessadores lançados no mercado nos últimos anos contam com uma memória cache de primeiro nível (também conhecida como cache L1 ou level 1), que, integrada no processador, varia sua capacidade em função deste. De todo mundo, a variação é de poucos Kbytes, que lhe são suficientes para o desempenho de sua função. A memória cache é uma área pequena de memória, muito rápida, que está incorporada no módulo do microprocessador. Graças a essa localização, a comunicação entre ambos se efetua à freqüência interna do processador. Desse modo, a memória cache torna-se o único elemento do sistema que trabalha efetivamente no




ritmo definido pelo microprocessador. Sua função é reter a informação que circula vinda do microprocessador ou dirigida a ele, para minimizar os acessos, geralmente constantes, à memória convencional e reduzir dessa forma os estados de espera. A memória cache de primeiro nível completa-se com uma memória cache de segundo nível (L2), com capacidade de armazenamento muito maior (entre 256 e 512 KB). Pelo fato de estar situada fora do processador, ela é mais lenta que a cache de primeiro nível. Nos processadores pentium, a cache L2 emprega o bus do sistema de 66 MHz para comunicar-se com o processador, enquanto nos pentium II e pentium III ela está incorporada no módulo do processador, com o qual se conecta à metade da freqüência interna. Os Pentium III PRO, já fora de catálogo, e os pentium III Xeon têm integrada a memória cache tanto de primeiro como de segundo nível. Essa característica lhes confere desempenhos muito elevados, mas a um preço também bastante alto, conseqüência das dificuldades de fabricação derivadas de tão grande nível de integração.

9.7. Overclocking do Processador O overclocking é uma técnica que consiste em aumentar a frequencia de relógio do microprocessador para, com isso, melhorar seu rendimento. Esse método começou como uma prática ilegal utilizada por alguns distribuidores de PCs clonados de baixa qualidade, que instalavam microprocessadores pentium de desempenho menor que o anunciado. Tal utilização fraudulenta do overclocking acabou fazendo com que a técnica de forçar a frequencia do microprocessador passasse a ser vista como algo marginal e, consequentemente, pouco aceito. Embora seja possível manipular os processadores pentium II para incrementar sua frequencia, qualquer usuário pode reconhecer facilmente a freqüência real deles. A Intel inscreve na parte superior de todos os seus processadores um número de série que permite identificar a freqüência de funcionamento e o tamanho da memória cache L2. Forçar a frequencia do relógio do processador é um recurso habitual de usuários experientes, que assim melhoram o desempenho de seus PCs sem que para isso precisem gastar dinheiro.

9.8. Um pouco de História da Computação: Principais Microprocessadores Passaremos a detalhar individualmente cada um dos microprocessadores mencionados até agora. 8086 Antes do lançamento do 8086, reinavam os microprocessadores de 8 bits. No final dos anos 70, a Intel, principal fabricante de microprocessadores (como é até hoje) lançou o 8086, o primeiro microprocessador de 16 bits. Operava interna e externamente com 16 bits, possuía um barramento de endereços com 20 bits, através do qual podia acessar até 1 MB de memória, o que era uma capacidade espantosa para a época. Inicialmente lançado em uma versão de 5 MHz, o 8086 era consideravelmente mais veloz do que os processadores de 8 bits. 8088 O 8088 era internamente um microprocessador quase idêntico ao 8086, mas externamente, tinha uma diferença fundamental: seu barramento de dados operava com 8 bits, ao invés de 16. Portanto, o 8088 era uma versão “júnior” do 8086. Pelo fato de usar um barramento de dados com 8 bits existente na sua época: placas, memórias e chips em geral. Este processador foi escolhido pela IBM para ser usado no seu IBM PC, no início dos anos 80. XT Pouco tempo depois a IBM lançou uma versão melhorada do IBM PC. Era chamado de IBM PC XT (XT significa Extend Technology). Sua tecnologia estendida consistia no uso de um disco rígido de 10 MB (o PC original só podia armazenar em disquetes ou em fita K7), e uma maior quantidade de memória RAM: incríveis 256 KB !!! Tanto o 8086 como o 8088 foram lançados inicialmente em versões de 5 MHz. Com o passar do tempo, a Intel lançou o 8086-2 e o 8088-2 (ambos operavam com 8 MHz), e depois o 8086-1 e o 8088-1 (10 MHz). A IBM não utilizou esses microprocessadores em novas versões do XT, já que estava preocupada em promover o IBM PC AT, que era muito mais veloz. Entretanto, os fabricantes de “clones” do PC lançaram os XTs Turbo, operando com 8 e 10 MHz. NEC V-20 e V-30




No final dos anos 80, a NEC lançou microprocessadores inteiramente compatíveis com o 8086 e o 8088, a nível de software e de hardware, porém sensivelmente mais velozes. São os velhos NEC V-20 (similar ao 8088) e o NEC V-30 (Similar ao 8086). Muitos XTs foram vendidos naquela época, equipados com o V-20, e alguns até mesmo usando o V-30. Terminada a época dos XTs, terminou também a atuação da NEC no mercado de processadores para PCs. 286 Alguns anos depois do lançamento do 8088 e do 8086, a Intel finalmente lançou um microprocessador bem mais avançado, o 80286. Foi inicialmente lançado em uma versão de 6 MHz, e depois na versão de 8 MHz. Com 8 MHz, era quase 6 vezes mais velos que o 8088 usado no IBM PC XT. A IBM utilizou este microprocessador no seu novo PC, O IBM PC AT (AT significa Advanced Technology). Possuía uma configuração relativamente avançada, se comparado com um XT. Sua memória poderia chegar através de placas de expansão apropriadas, a até 16 MB. Da mesma forma como foram criados clones do IBM PC XT, isto também ocorreu com o IBM PC AT. No final dos anos 80 apareceram 286 com versões de 8, 10, 12, 16 e 20 MHz 386DX Ao ser lançado, este chip chamava-se 80386. Isto ocorreu em meados dos anos 80, mas somente por volta de 1990 tornaram-se comuns os PCs que utilizavam este microprocessador. O 80386 abriu a era dos 32 bits em micros da classe PC. Durante o seu ciclo de vida, foi lançado em versões de 16, 20, 25, 44 e finalmente 40 MHZ. Entre 1992 e 1993, quando começou a popularização dos PCs no Brasil, eram comuns os equipados com 386DX-40. Para facilitar a transição das plataformas de 16 bits para 32 bits, a Intel lançou uma versão simplificada do 80386, chamado de 80386SX. Internamente o 80386SX operava com 32 bits, mas externamente com apenas 16. Depois disso, o 80386 original, com 32 bits internos e externos, passou a ser chamado de 80386DX. 386SX O 386SX é a versão “júnior” do 80386. Por dentro, ele é idêntico ao 80386. Possui os mesmos circuitos e executa as mesmas instruções de 8, 16 e 32 bits. A diferença está no barramento de dados, que opera com 16 bits, ao invés de 32 bits usados pelo 80386 original, que passou a chamar-se 386DX. Além do barramento de dados com 16 bits, existe ainda mais uma diferença. Seu barramento de endereços, apesar de possuir 32 bits, utiliza apenas 24, o que limita seu espaço de endereçamento a apenas 16 MB. Isto não chegou a ser nenhum problema, pois na sua época, raros eram os PCs que usavam mais de 4MB de memória. 486DX Na sua versão inicial, lançada em 1989, o 80486 operava com um clock de 25 MHz. Era cerca de duas vezes mais rápido que o 386DX-25 MHz. Em seu interior, apresentava duas grandes inovações: um coprocessador matemático interno, e 8 KB de memória cache interna. Em muitos aspectos, o 80486 pode ser considerado como uma versão moderna do 386DX. Executa todas as suas instruções, possui barramento de dados e de endereços com 32 bits, características comuns a a todos os microprocessadores da família 486 que inclui o 486SX, 486DX2, 486SX2 e 486DX4. A Intel lançou posteriormente versões de 33 e de 50 MHz. A AMD e a Cytix lançaram tempos depois os seus próprios microprocessadores 486. Entre eles, o Am486DX-40 e o Cx486DX-40. Entretanto a estória não parou por aí, tanto a Intel como a AMD e a Cyrix continuaram a lançar 486 como veremos a seguir. 486SX Muitos dizem que o 486SX foi um erro cometido pela Intel. Este microprocessador era uma versão simplificada do 80486: não possuía coprocessador matemático interno. Seu objetivo era competir com os microprocessadores Am386DX-40, que estavam fazendo um grande sucesso. Assim como o 80486 original (que passou a chamar-se 486DX), o 486SX também possui uma cache interna e barramentos de dados e de endereços com 32 bits. Estava disponível nas versões de 25 e 33 MHz. Um usuário interessado em acrescentar um coprocessador matemático ao 486SX poderia perfeitamente faze-lo. Bastava adquirir um 487SX, que para todos os efeitos era o “coprocessador aritmético” do 486SX. As placas de CPU baseadas no 486SX em geral possuíam um soquete pronto para a instalação deste chip. Entretando, este tipo de instalação não era nada vantajosa do ponto de vista financeiro. Era mais barato adquirir uma placa de CPU equipada com o 486DX. O 486SX tanto foi considerado um erro, que os concorrentes de Intel (AMD e Cyrix) não lançaram microprocessadores equivalentes. 486DX2




O 486DX2 inaugurou uma característica de hardware que está presente até hoje nos modernos microprocessadores. Há muito tempo os microprocessadores já evoluíam muito mais que as memórias. Quando chegou o 486DX-50, o desequilíbrio tornou-se crítico. Apesar de ser tecnologicamente viável, seguro e estável um microprocessador operar internamente a 50 MHz, era muito difícil, com a tecnologia da época (1992), uma placa de CPU funcionar com uma freqüência tão elevada. Tanto as memórias como os chips auxiliares não podiam suportar de forma segura o funcionamento a 50 MHz. O resultado é que as placas de CPU baseadas 486DX-50 eram muito problemáticas, apresentado baixa confiabilidade, e em alguns casos, desempenho menor que os das placas de 33 MHz. Por este motivo a Intel utilizou dois clocks separados, um para o funcionamento interno do microprocessador, e outro para o funcionamento externo. Todas as operações eram realizadas internamente comandado por um clock de 50 MHz, enquanto externamente tudo ocorria a velocidade de 25 MHz. Isto resolveu todos os problemas decorrentes da elevada velocidade externa ao microprocessador, e curiosamente não perdeu o desempenho. Mesmo acessando a memória duas vezes mais devagar, ainda assim esta nova versão do 486 era capaz de manter a cache interna sempre com instruções prontas para serem executadas. Este chip foi chamado de 486DX2-50. A Intel parou então de produzir o 486DX-50, ficando apenas com a versão DX2. Logo depois a Intel lançou o 486DX2-66. Campeão de velocidade da época. Em 1995 tínhamos as seguintes versões do 486DX2: Intel: 486DX2-50 e 486DX2-66 AMD: Am486DX2-50, Am486DX2-66 e Am486DX2-80 Cyrix: Cx486DX2-50, Cx486DX2-66 e Cx486DX2-80 Obs: Todos os microprocessadores 486DX2 possuem uma característica em comum: seu clock interno é igual ao dobro do externo. Por exemplo, o 486DX2-80 operava internamente a 80 MHz e externamente a 40 Mhz. 486SX2 Este microprocessador fez pouco sucesso, tanto que foi produzido apenas pela Intel. Trata-se de uma versão mais veloz do 486SX. Disponível em versões de 50 e 66 MHz, este microprocessador não possiu em seu interior o coprocessador matemático, e opera comum clock externo igual à metade do clock interno. Por exemplo, o 486SX2-66 opera internamente a 66 MHz e externamente a 33 MHz. 486DX4 A Intel foi a primeira a lançar esta versão do 486. Com clocks internos de 75 e 100 MHz (486DX4-75 e 486DX4-100), esses microprocessadores também usam valores diferentes para o seu clock externo. A grande diferença é que, ao invés do clock externo ser sempre igual a metade do interno, este fator pode ser igual a 2, 2,5, 3 e 4. Por exemplo, um 486DX4-100 pode operar com clocks externos de 50, 40, 33 ou 25 MHz. A escolha não é feita pelo usuário, e sim, pelo projetista da placa de CPU. Em geral, as placas de CPU equipadas com o 486DX4-100, para uso em micros de mesa (desktop) operam com o clock externo de 33 MHz, enquanto os computadores (notebooks) baseados neste microprocessador utilizam com um clock externo de 25 MHz. Logo depois da Intel, a AMD e Cyrix também lançaram seus microprocessadores 486DX4 e o Cx486DX4. A AMD criou versões de 100 e 120 MHz. A Cyrix lançou apenas o modelo de 100 MHz. Ao contrário da AMD, a Cyrix teve pouco sucesso nas vendas deste processador. AMD 5x86 A Intel lançou seu último 486 versão de 100 MHz. Como sempre a AMD foi um pouco mais adiante, lançando uma versão de 120 MHz, e lançando também o microprocessador AMD 5x86 de 133 MHz. Do ponto de vista externo, é exatamente igual a um 486DX4 de 133 MHz. Isto não quer dizer que qualquer placa de CPU para 486DX4 possa receber este microprocessador, e sim, que os fabricantes de placas de CPU puderam realizar mínimas alterações em projetos já existentes para suportar o AMD 5x86. Medidas de desempenho realizadas com o Norton Sysinfo 8.0 e o Checkit 3.0 mostram que este microprocessador é equivalente a um Pentium-90. Entretanto, para efeito de comparação com o Pentium, a indústria padronizou o uso do Winstone, o software medidor de desempenho usado pela revista PC Magazine e por diversas outras. Nestes testes, o 5x86 mostrou ser um pouco mais veloz que o Pentium-75. Sendo equivalente a um 486DX4, o AMD 5x86 opera internamente com um clock de 133 Mhz, e externamente usa um clock com a quarta parte deste valor: 33 MHz. Possui barramentos de dados e de endereços com 32 bits, uma cache interna de 16 KB, e um coprocessador matemático interno compatível com o da Intel. Infelizmente, muitos usuários compraram PCs equipados com este chip, pensando se tratar de um Pentium-133, o que não é verdade. Este chip foi criado na verdade para igualar o desempenho do Pentium-75. Cyrix 5x86




A Cyrix também lançou microprocessadores 5x86, compatíveis com o 486DX4 da Intel, porém com desempenho mais elevado. Em versões de 100 e 120 MHz, o Cyrix 5x86 apresenta desempenho equivalente a de um Pentium-75 e de um Pentium-90, respectivamente. Seu clock externo pode ser igaual a ½ ou 1/3 do clock interno. Portanto, a versão de 100 MHz pode operar externamente com 50 ou 33 MHz, e a de 120 MHz pode usar externamente 60 ou 40 MHz. Difícil é encontrar uma placa de CPU que suporte operar com clocks externos tão elevados. O Cyrix 5x86 possui, assim como o 486 da Intel, barramentos de dados e de endereços com 32 bits. Possui um coprocessador matemático interno, compatível com o da Intel e uma cache interna de 16 KB. 586 não é Pentium Um 586 nada mais é que um 486 ligeiramente melhorado. Muito usuários confundem o 586 com o Pentium. Na verdade, o Pentium é um microprocessador bem mais avançado que o 486 e que o 586. Em termos de velocidade, podemos dizer que os modelos mais velozes de 486 e 586 atingem as mesmas velocidades que os modelos mais lentos do Pentium, que inclusive já não são mais fabricados. O 486 de 100 MHz equivale a um Pentium de 66 MHz. O 586 de 133 MHz fabricado pela AMD equivale a um Pentium de 75 MHz e o 5x86 120 MHz da Cyrix concorre com um Pentium de 90 MHz em termos de desempenho. As características do 586 aproximam-se muito mais das do 486 que das do Pentium. Primeiramente, o 586 é compatível “pino a pino” com o 486. Isto significa que seus pinos (ou seja, as “perninhas” do microprocessador) são em mesmo número e possuem mesmas funções. Na verdade existem apenas algumas mínimas diferenças no que diz respeito aos pinos de voltagem e para selecionamento de clock. Graças a esta compatibilidade, os fabricantes de placas de CPU puderam fazer pequenas alterações nas suas placas de 486 para que pudessem operar também com o 586. Por isso todas as placas de CPU 486 fabricadas após 1996 aceitam ambos os microprocessadores, e são na verdade placas de 486/586. 486SLC E 486DLC Antes de lançar seus microprocessadores 486, a Cyrix criou versões melhoradas do 386DX e do 386SX. Além de serem cerca de 30% mais velozes que microprocessadores 386 de mesmo clock, essses microprocessadores possuem ainda em seu interior, 1 KB de memória cache interna, e ainda um circuito capaz de realizar multiplicações em alta velocidade. Apesar dos envenenamentos, esses dois microprocessadores eram inteiramente compatíveis com o 386. O Cx486DLC opera com um barramento de dados com 32 bits, sendo portanto equivalente ao 386DX, enquanto o Cx486SLC usa barramento de dados com 16 bits, sendo equivalente ao 386SX. Teoricamente é possível retirar um microprocessador 386 de uma placa de CPU e instalar um Cx486 DLC ou SLC, ganhando assim uma melhora cerca de 30% na velocidade de processamento. De certa forma a Cyrix usou um pouco de má fé ao embutir o número “486”, já que na verdade esses chips possuem uma tecnologia inferior e mais próxima do 386. Pentium Normal (P54C) Também chamado de Pentium Classic, ou simplesmente Pentium, é o primeiro microprocessador considerado de 5ª geração. Fabricado pela Intel, foi lançado em 1993, nas versões de 60 e 66 MHz. O processo de fabricação utilizado naquela época ainda precisava de melhoramentos. Operava com 5 volts, e como resultado, apresentava muito aquecimento. Mais tarde, a Intel melhorou o seu projeto, permitindo a operação com 3,5 volts, resultando em aquecimento bem menor. Foram lançadas versões de 75, 90, 100, 120, 133, 150, 160 e 200 MHz. O Pentium é um microprocessador de 32 bits, mas opera com memórias de 64 bits. Esta é uma forma de compensar a lentidão das memórias, um dos problemas que mais dificulta a obtenção de velocidades elevadas. Você já deve ter ouvido falar em Socket 7. Fisicamente, o Pentium é instalado em um soquete chamado ZIF (Zero Insertion Force).




Este soquete, do ponto de vista eletrônico, é chamado de Socket 7, uma padronização para os sinais eletrônicos característicos do Pentium. Outros microprocessadores, produzidos por outros fabricantes que são compatíveis com o Pentium são chamados de “Socket 7 compatibles”. Pentium MMX (P55C) Visando aumentar o desempenho de programas que fazem processamento de gráficos, imagens e sons, a Intel adicionou ao Pentium, 57 novas instruções específicas para a execução rápida deste tipo de processamento. São chamadas de instruções MMX (MMX = Multimedia Extensions). Uma única instrução MMX realiza o processamento equivalente ao de várias instruções comuns. Essas instruções realizam por hardware, cálculos característicos que aparecem com muita freqüência no processamento de sons e imagens. As instruções MMX não aumentam de forma automática a velocidade de execução de programas, mas possibilitam que os produtores de software criem novos programas, aproveitando este recurso para que o processamento de áudio e vídeo fique mais veloz. O ganho de velocidade nessas operações pode chegar a 400%. O Pentium MMX também é compatível com o Socket 7, ou seja, possui o mesmo conjunto de sinais digitais que o Pentium comum. A princípio poderíamos pensar que pelo fato de ser compatível com Socket 7, poderíamos instalar m Pentium MMX em qualquer placa de CPU Pentium, mesmo antiga. Infelizmente não. O Pentium MMX utiliza voltagens um pouco diferentes das usadas no Pentium comum. O mesmo ocorre com outros microprocessadores (como o AMD e o Cyrix). Apesar de todos serem compatíveis com Socket 7, apresentam diferenças pequenas, principalmente no que diz respeito a voltagem. Por isto, como regra geral, só podemos instalar um certo microprocessador em uma placa de CPU, quando o manual desta placa afirma que suporta o referido microprocessador. Pentium Pro O Pentium Pro foi criado para ser o sucessor do Pentium , apesar de ter sido lançado bem antes do Pentium MMX, nunca chegou a ser popularizado entre os usuários de PCs. Este microprocessador opera com 32 bits, e utiliza memórias de 64 bits, da mesma forma como ocorre com o Pentium. Seu projeto foi otimizado para realizar processamento de 32 bits, sendo neste tipo de aplicação mais veloz que o Pentium comum. Entretanto perde para o Pentium ao realizar processamento de 16 bits, comum em muitos programas do Windows e nos jogos para MS-DOS. Sua eficiência em processamento de 32 bits, aliada à capacidade multiprocessamento (Vários Pentium Pro operando em conjunto) e melhor desempenho com quantidade elevadas de memória, fizeram com que o seu uso fosse direcionado para servidores de alto desempenho, baseados principalmente no Windows NT. Praticamente não é encontrado em PCs domésticos, e nem naqueles para pequenos escritórios. Este mercado continuou sendo dominado pelo Pentium, Pentium MMX e mais recentemente pelo Pentium II, além dos similares da AMD e Cyrix. Pentium II Esta nova versão do Pentium utiliza o poder de processamento de 32 bits do Pentium Pro, aliado a uma maior eficiência no processamento de 16 bits, além de instruções MMX. Está programado para ser o sucessor do Pentium MMX em PCs domésticos e de pequenos escritórios. O Pentium II possui um formato bastante diferente do observado nos demais microprocessadores. É encapsulado em um invólucro que engloba a CPU e a cache externa. Este invólucro metálico facilita a dissipação de calor. No início de 1998, o Pentium II era o microprocessador mais veloz do mercado. Enquanto atingia a marca de 333 MHz, o AMD K6 e o Cyrix 6x86MX ainda apresentavam clock de 266 MHz, e o Pentium MMX estava na marca de 233 MHz. Certamente esta vantagem em velocidade continuará, pois à medida em que o K6 e o 6x86MX avançarem, o Pentium II também avançará. AMD K5 Este foi o primeiro chip compatível com o Pentium lançado pela AMD. Apesar de veloz, inteiramente compatível com o Pentium e bem mais barato, demorou muito para chegar ao mercado. Quando a Intel já oferecia o Pentium de 200 MHz, o K5 ainda estava na marca de 133 MHz. Posteriormente foi lançada uma versão de 166 MHz, mas logo deixou o mercdo, incapaz de competir com o Pentium MMX. Ainda assim, é possível que você precise fazer expansões ou manutenção em PCs baseados no K5. AMD K6 Este chip é muito mais veloz que o K5, e ainda dotado de instruções MMX. É comum dizer que o K6 é o inimigo número 1 da Intel. Mais barato e mais veloz que um Pentium MMX de mesmo clock, o AMD chega mesmo a ameaçar o domínio do Pentium II. Tanto é assim que a Intel ao contrário do que fez com o Pentium, praticou no Pentium II preços bem menores.




Cyrix 6x86 A Cyrix sempre criou chips velozes, muitas vezes melhores que os da Intel, mas também sempre teve um grande problema, que era a falta de uma planta industrial de alta capacidade. Em outras palavras, era capaz de desenvolver chips muito velozes, mas não tinha fábricas para produzí-los. Por isso, fazia contratos com outras empresas para que produzissem seus chips, como a Texas e a IBM. Recentemente associou-se à National Semiconductor, e desta forma, passou a ter chances de não apenas criar bons chips, mas também produzi-los em alta escala, assumindo assim sua merecida fatia no mercado de microprocessadores. Logo depois do lançamento do Pentium, a Cyrix estava envolvida no projeto de um chip concorrente. Como a chegada deste chip ao mercado demorou, e a Intel já estava para lançar versões mais velozes do Pentium, este chip da Cyrix, o Cx5x86, foi lançado como um concorrente do 486, possuía desempenho equivalente ao de um Pentium-90. Apenas com o lançamento do seu novo chip, o 6x86, a Cyrix começou a competir realmente com o Pentium. Por exemplo, na época em que o Pentium mais veloz era o de 166 MHz, a Cyrix já produzia o seu 6x86 P200+, com desempenho superior ao de um Pentium-200. Apesar do seu preço baixo, o também baixo volume de produção da Cyrix impediu uma concorrência ameaçadora com o Pentium da Intel. Cyrix 6x86MX (M-II) Depois que a Intel lançou o Pentium MMX, tanto a AMD como a Cyrix desenvolveram também seus chips de alto desempenho e com tecnologia MMX. É o caso do AMD K6, e também do Cyrix 6x86MX. As placas de CPU Pentium de fabricação mais recente suportam o Pentium comum (P54C), Pentium MMX (P55C), AMD K5, AMD K6, Cyrix 6x86 e 6x86MX. Por força de marketing, a Cyrix alterou o nome deste chip para Cyrix M-II, fazendo uma alusão ao Pentium II. Intel Celeron A Intel lançou em abril/98 uma versão simplificada do Pentium II, chamada Celeron. Este processador pode ser instalado nas mesmas placas de CPU projetadas para o Pentium II. Nas suas primeiras versões, operava com clock externo de 66 MHz, clock interno de 266 MHz, e desprovido de cache de nível 2. Isto o torna uma alternativa barata em relação ao Pentium II, apesar de não apresentar vantagens em relação aos outros processadores para a sua faixa de preço, produzidos pela AMD, Cyrix e IDT. Outros Chips compatíveis com o Pentium A Cyrix criou o MediaGX, uma espécie de 6x86MX acrescido de circuitos de controle de memória e dos barramentos. Seu principal objetivo é permitir a produção de placas de CPU compactas, já que englobam outros circuitos além da CPU. Este chip é muito indicado para computadores portáteis. Um novo fabricante entrou na briga, a IDT. Seu chip IDT C6 foi criado para concorrer com o Pentium MMX no mercado de PCs de menor custo. O IDT C6 de 200 MHz é discretamente mais lento que o Pentium 200 MMX, é mais barato que o AMD-K6 de 200 MHz, e com preço equivalente ao de um Cyrix 6x86MX de 200 MHz. Pentium III Do ponto de vista do usuário, são três os principais avanços em relação do Pentium II:

• Maiores clocks • Novas instruções para multimídia e 3D (SSE) • Identificação do processador através de número de série

O Pentium III é uma evolução do Pentium II introduz alguns avanços na sua arquitetura. Foram introduzidas novas instruções chamadas SSE (Streaming SIMD Extensions). Chamadas por muitos de MMX2, as novas instruções SSE melhoram o desempenho na realização de cálculos necessários à geração de imagens em 3D. Este processador já ultrapassa a casa dos GHz. Athlon A AMD iniciou o ano 2000 rompendo, pela primeira vez no mundo dos microcomputadores, a significativa barreira dos 1.000 MHz. No dia 6 de janeiro, a equipe formada por AMD, Compaq e Kryo Tech apresentou uma máquina Presario, "motorizada" com um processador Athlon trabalhando a 1 GHz. é claro que esse computador é um mero protótipo de laboratório e tal velocidade só foi alcançada graças às técnicas de refrigeração fornecidas pela Kryo Tech. Mas não deixa de ser um grande feito. O principal problema para uma CPU rodar com um relógio elevado é o seu aquecimento. Quanto maior a velocidade, maior a quantidade de calor gerado no interior do semicondutor. Se for providenciado um mecanismo




eficiente para remoção deste calor, então é possível atingir altas velocidades. E é exatamente isso que foi feito com esse computador onde, é claro, só a CPU roda em 1 GHz, todo o resto trabalha nas velocidades usuais. Segundo afirmações da AMD, a CPU Athlon traz, pela primeira vez em plataforma x86, uma unidade de ponto-flutuante usando pipeline superescalar, o que permite grande desempenho e a torna competitiva com processadores RISC usados em estações de trabalho, pois, com relógio de 800 MHz, oferece 3,2 Gflops (precisão simples). Essa CPU usa o que a AMD chama de superpipeline, com nove elementos simultâneos (superescalar), otimizados para trabalhar em altas freqüências. Em palavras mais simples, são nove pipelines (de execução) em paralelo: • Três para cálculo de endereços • Três para cálculo de inteiros • Três para executar instruções de ponto-flutuante, 3DNow e MMX.

Duron Duron é o nome do processador da AMD que foi lançado em 5 de junho de 2000. Anteriormente conhecido por seu nome-código Spitfire (ou Athlon Select), ele é um processador Athlon destinado a micros baratos, concorrendo diretamente com o Celeron da Intel. Assim como o Celeron, possui um cache L2 integrado dentro do processador (trabalhando na mesma freqüência de operação interna do processador), mas de apenas 64 KB (no Celeron esse circuito é de 128 KB e, no Athlon e no Pentium III, de 512 KB). Mas é bem provável que mesmo assim o Duron seja muito mais rápido do que o Celeron, já que o cache L1 do Celeron é de apenas 32 KB, enquanto que esse circuito do Duron é de 128 KB. Em outras palavras, apesar de o cache L2 do Duron ser menor que o do Celeron, o cache L1 é maior. Mas a grande característica que diferencia o Duron de todos os demais processadores existentes hoje no mercado é o uso de um novo padrão de pinagem, chamado soquete A, que é um soquete de 462 pinos parecido com o usado pelo Celeron (que tem 370 pinos e, logo, incompatível). Isso significa que o Duron necessita de placas-mãe que usem esse novo tipo de soquete, sendo totalmente incompatível com as placas-mãe hoje existentes no mercado. Isto é, não dá para fazer upgrade de qualquer outro processador para o Duron trocando-se apenas o processador, mesmo que seu processador atual seja da AMD.




Processador Duron, da AMD.

9.9. Quando chegarão os chips de 64 bits ? Uma das novidades mais aguardadas no mundo da informática no ano de 2000, acabou não acontecendo. Trata-se dos processadores de 64 bits, prometidos pelos dois maiores fabricantes, as americanas Intel e AMD. O da Intel chama-se Itanium e o da AMD, Sledgehammer. Que com o passar do tempo irão aposentar os atuais processadores de 32 bits. A Intel diz que o lançamento do Itanium será o maior acontecimento do mundo da informática desde o lançamento do processador 386. Os novos chips da Intel serão baseados na arquitetura Epic, desenvolvida em parceria com a Hewlett-Packard (HP). A Epic substituirá a atual x86, ainda usada na linha Pentium. A Intel, por sua vez, prometeu seu superprocessador há anos. Chegou mesmo a pular uma geração no meio das pesquisas, e passar do Merced em 1998 diretamente para o Itanium. A AMD também não fica atrás e espalha aos quatro cantos suas pesquisas e avanços. E porque não aconteceu ainda ? A AMD se defende dizendo que está tudo dentro do cronograma interno. A direção da empresa diz que está previsto para o segundo semestre do ano de 2001 só que comercialmente estará disponível para comércio em 2002. O Sledgehammer funcionará nas duas plataformas, ou seja, tanto em 64 como em 32 bits. Digital, IBM e Sun são alguns fabricantes que já têm seus chips de 64 bits e o G4 da Apple processa as informações em blocos de 128 bits. Mas os lançamentos da Intel e a AMD têm maior apelo comercial, pois são as duas grandes empresas a competir tanto no mercado corporativo quanto no doméstico. Já a Intel deu a entender que lançaria o Itanium no final de 2000. Chegou a montar uma mega estrutura para servir de laboratório aos fabricantes de softwares e sistemas operacionais. Pretendia ter na hora do lançamento, o maior número possível de aplicativos especialmente criado para a nova plataforma.




9.9.1. Transição O mundo dos fabricantes de softwares tambem anda alvoroçado e tanto a Intel quanto a AMD movimentam-se. A transição de aplicativos é um dos maiores problemas toda vez que uma geração nova de processadores entra em cena. A Microsoft é a que faz a maior sombra, com a expectativa do lançamento este ano do sistema operacional sucessor do Windows 2000, o Whistler. O novo sistema já em fase beta está sendo construído sob plataforma de 64 bits e funcionará melhor nos novos chips.

9.9.2. Mais Novidades Na seara dos processadores, a grande promessa para 2001 é o lançamento do Palomino, que funcionará de forma semelhante aos chips da Apple, para Macs. Ou seja, serão dois processadores que irão se unir e poderão juntos ter uma velocidade de clock impressionante já que cada um virá com 1,5 GHz, no mínimo, de acordo com a direção da AMD.

10. Memórias

A memória é um componente eletrônico do computador que pode receber, armazenar e fornecer informação. Ela é formada por grande quantidade de células que atuam como diminutos condensadores capazes de reter as cargas elétricas recebidas e de indicar, graças a elas, cada bit de informação. Em geral quando se fala de memória está se fazendo referência à memória RAM (Random Access Memory, memória de acesso aleatório), que constitui a zona de trabalho do microprocessador. Todos os programas e dados manejados pelo processador ficam temporariamente armazenados nessa memória, capaz de acessar de modo rápido e aleatório, e de conservar, qualquer dado. Há um grande número de modalidades de memória RAM e diversas outras variedades de memória dotadas de características especiais que lhes permitem cumprir determinadas funções no PC. Atualmente, a maioria de componentes e periféricos incorpora algum tipo de memória. Na verdade, essa afirmação pode ser estendida a




qualquer equipamento que conte com uma quantidade mínima de eletrônica para ajudar em seu funcionamento, como por exemplo, os televisores, as lavadoras e os automóveis mais modernos.

10.1. Memória Física A memória principal é constituída por módulos que ficam inseridos em slots de expansão integrados na placa-mãe. Um módulo não é mais do que uma pequena placa de circuito impresso que agrupa vários chips de memória, para facilitar a instalação desta. Nos primeiros PCs era possível ampliá-la conectando os chips individuais de memóira, ou DIPs (Dual Inline Package, cápsula dupla em linha) nos soquetes livres da placa-mãe. Esse método freqüentemente provocava a avaria dos DIPs durante a instalação, por que os pinos se dobravam. Os primeiros módulos de memória eram SIMMs de 30 contatos, que se empregavam com microprocessadores anteriores aos 80486 da Intel. Os processadores Pentium II popularizaram e ampliaram os módulos SIMM de 72 contatos. Esses módulos de memória permitem o armazenamento de 32 bits por ciclo e, portanto, devem ser instalados em pares para trabalhar com processadores com bus externo de 64 bits, como acontece com todos os Pentium. Os Pentium II e Pentium III possuem slots para módulos de memória de 186 pinos e 64 bits, que basicamente, são dois módulos SIMM de 32 bits integrados em um. Os módulos podem possuir diferentes tipos de memória. Os SIMMs de 72 contatos geralmente contêm chips de memória DRAM (70 a 110ns) e EDO RAM (40 a 60 ns). As altas frequências de trabalho dos Pentium II e III exigem memórias de maior velociade. Assim, os módulos DIMM costumam ter chips de memória SDRAM (7 a 11 ns), que melhoram notavelmente seu desempenho.

10.2. Encapsulamento As memórias RAM, se diferem fisicamente umas das outras, desde o tamanho e largura até o tipo de encaixe. A estas características damos o nome de encapsulamento, ou seja, o tipo da memória, o encaixe, as suas características físicas. Apresentaremos aqui três tipos de encapsulamento de memória RAM: SIMM/30 vias, SIMM/72 vias e DIMM/168 vias. DIMM/168 Aos poucos, módulos de memória com esse formato, ainda raros em 1995, estão se tornando cada vez mais comuns. A maioria das placas de CPU Pentium II operam exclusivamente com esse tipo e modulo. Placas de CPU Pentium de fabricação recente (equipadas com o chipset i430VX, i430TX e equivalentes) podem operar com esse tipo de módulo, apesar de também aceitarem módulos SIMM de 72 vias. Os módulos DIMM (Double In-line Memory Module) de 168 vias fornecem 64 bits simultâneos, exatamente o exigido pelos microprocessadores Pentium (e equivalentes) e Pentium II. Possui cerca de 13 centímetros de comprimento.

Exemplo de memória DIMM/168 vias

SIMM/72




Os modos SIMM (Single In-Line Memory Module) de 72 vias passaram a ser muito utilizados apartir do final de 1994. Todas as placas de CPU Pentium (com raras exceções) suportam este tipo de módulo. Fornecem 32 bits simultâneos. Como o Pentium requer memória de 64 bits, esses módulos são usados as pares , formando assim, bancos de 64 bits. Possui cerca de 11 cm de comprimento.

Exemplo de memória SIMM/72 vias

SIMM/30 Módulos com esse encapsulamento já caíram em desuso. Eram usados em placas e CPU 286,386 e 486. As placas de CPU de fabricação mais recentes (que também já não são mais produzidas) também já haviam abolido este tipo de módulo, passando a usar SIMM de72 vias. Seu cumprimento é de cerca de 9 cm.

Exemplo de memória SIMM/30 vias

Nas placas de CPU posteriores a 1992, são usados módulos SIMM/30, e nas posteriores a 1994, módulos SIMM/72. A partir de 1997 tornaram-se comuns os módulos DIMM/168. Os três tipos de módulos são mostrados na abaixo.




10.3. Tipos de Memória No interior de uma unidade central de processamento de um PC, há vários tipos de memória que permitem o funcionamento normal do sistema. Elas podem ser divididas em três classes: memórias ROM, DRAM e SRAM. Cada classe subdivide-se, por sua vez, em subclasses. A característica fundamental da memória ROM (Read Only Memory, memória somente de leitura) é sua capacidade de armazenar de forma permanente a informação, sem exigir para isso qualquer tipo de alimentação elétrica. Todos os PCs incorporam uma pequena quantidade de memória ROM, que contém o software iniciação do sistema e as rotinas básicas de entrada e saída (BIOS). Hoje em dia não se empregam memórias do tipo ROM tradicional. Em vez delas se utilizam as do tipo EEPROM (Electrically Erasable Programmable ROM, ou seja, ROM Eletricamente Apagável e Programável), muito mais práticas para os fabricantes de placas-mãe porque, mediante um processo especial, é possível alterar ou regravar a informação nelas contidas e, dessa forma, atualizar com facilidade os programas e rotinas de iniciação sem manipular o chip de memória ou a placa-mãe, como acontecia com a ROM clássica. A DRAM (Dinamic RAM, RAM dinâmica) é o tipo de memória mais empregado atualmente na maioria dos PCs. Sua principal vantagem é a alta densidade de armazenamento, que permite a alocação de grande quantidade de bits em chips de memória de reduzidas dimensões. Graças a isso, elas têm preço muito baixo, que possibilita a incorporação de grandes quantidades de memória principal num PC. Nas memórias DRAM, as células que armazenam a informação trabalham como diminutos acumuladores que retêm a carga dos bits que circulam pelos buses. A carga armazenada em cada célula se consome com rapidez e, por isso, é necessário refrescar ou recarregar seu conteúdo de modo constante, para evitar a perda dos dados armazenados. Esse é o principal inconveniente da DRAM. Seu funcionamento dinâmico obriga o processador a fazer pausas contínuas para acessar todas as posições de memória, com o objetivo de refrescar o conteúdo das células. Ciclo de refrescamento é o tempo que o processador precisa para acessar todos os endereços de memória, para atualizar seu conteúdo e não perdê-lo. Um ciclo de refrescamento pode empregar vários ciclos do processador. Cada ciclo de refrescamento emprega vários ciclos do processador. Por esse motivo, nos processadores mais antigos o refrescamento da memória podia chegar a consumir cerca de 10% do tempo total do processador. Com os processadores Pentium II e superiores, esse valor diminuiu para cerca de 1%.




10.4. Velocidade e Freqüência A velocidade dos processadores ou dos buses de dados reflete-se em sua freqüência de funcionamento. As memórias têm sua velocidade expressa em nanossegundos (ns), magnitude que representa a bilionésima parte de um segundo. Para se ter uma idéia do que isso significa, tome-se como referência a velocidade da luz no vácuo, de aproximadamente 300 mil quilômetros por segundo. Em um nanossegundo, um raio de luz percorre apenas cerca de 29,98 cm. Para comparar a velocidade da memória (tempo gasto em cada ciclo) com a freqüência de relógio (número de ciclos que podem ser executados por segundo) é preciso fazer um pequeno cálculo: dividir 1 segundo pela freqüência. No quadro abaixo pode ser verificado os resultados da relação existente entre MHz e ns.

Freqüência do Relógio Tempo por ciclo 33 MHz 30,0 ns 40 MHz 25,0 ns 50 MHz 20,0 ns 60 MHz 16,0 ns 66 MHz 15,0 ns 75 MHz 13,0 ns 80 MHz 12,0 ns

100 MHz 10,0 ns 120 MHz 8,3 ns 133 MHz 7,5 ns 150 MHz 6,6 ns 166 MHz 6,0 ns 180 MHz 5,5 ns 200 MHz 5,0 ns 233 MHz 4,2 ns 250 MHz 4,0 ns 300 MHz 3,3 ns 333 MHz 3,0 ns 350 MHz 2,8 ns 400 MHz 2,5 ns 450 MHz 2,2 ns 500 MHz 2,0 ns

Como se pode observar, quando se aumenta a freqüência de relógio o tempo gasto por ciclo diminui. A freqüência do microprocessador não determina a velocidade que a memória deve suportar. Por exemplo, um microprocessador Pentium de 200 MHz não precisa utilizar memória tão rápida como os 5 ns indicados na tabela da acima. Nesse caso, o fato de a memória DRAM conectar-se com o bus do sistema a 66 MHz estabelece a velocidade mínima da memória em 15 ns para, desse modo, evitar tempos de espera. Calcular a velocidade ótima da memória, adequada para uma determinada freqüência de comunicação, não é tão fácil como pode fazer supor o exemplo. O processo por meio do qual a memória transfere um dado divide-se basicamente em duas fases. Na primeira, a posição da memória é localizada, fornecendo assim as coordenadas dentro da grade em que se dispõem as células de informação, para, em seguida, transferir a informação. O tempo consumido durante a preparação inicial necessária para localizar o endereço de memória é conhecido como latência. O tempo real de acesso à memória é o resultado da soma da latência com o tempo por ciclo. Por exemplo: se um módulo de memória indicar um tempo de acesso de 60 nanossegundos, isso significa que se está falando de uma latência de aproximadamente 25 ns e de um tempo por ciclo de cerca de 35 ns. O aumento de freqüência dos buses de dados e dos microprocessadores favoreceu o contínuo surgimento de memórias RAM que se utilizam técnicas diferentes para conseguir acessos de memória muito mais rápidos. O quadro todas as memórias, que está logo abaixo, mostra uma relação completa das diferentes classes de memórias existentes no mercado. Além disso, indica as características principais de cada uma delas. A velocidade de acesso à memória constitui no momento atual um importante gargalo, responsável em grande parte pela contenção no processo de constante aumento de desempenho dos PCs.




10.5. Memória Cache A memória SRAM é muito mais rápida do que qualquer das demais modalidades de memória DRAM. Diferentemente do que ocorre com todas as memórias de tipo dinâmico, a DRAM, a de tipo estático, não precisa do contínuo refrescamento de seu conteúdo para evitar a perda de dados. Essa característica, juntamente com outras particularidades técnicas, faz com que a memória cache seja muito rápida, chegando a alcançar tempos de acesso inferiores a 2 nanossegundos. Em vez dos diminutos acumuladores característicos das memórias DRAM, as memórias SRAM contam com um grupo de seis transistores (elemento semicondutor básico em eletrônica. Os transistores substituíram as válvulas que eram utilizadas nos primeiros circuitos eletrônicos) para o armazenamento de cada bit. Em conseqüência, ocorre uma drástica redução no tempo de acesso, pois se evitam os atrasos criados pelos processos de carga e descarga elétrica em cada acumulador. A presença de transistores melhora o rendimento das memórias estáticas mas implica uma renúncia à alta densidade de armazenamento, típica das memórias DRAM. O resultado é um considerável aumento no tamanho físico nos módulos de memória SRAM e também, em seu custo de produção, o que impossibilita usá-la como memória principal. Um dos avanços mais importantes introduzidos nos computadores pessoais é o aproveitamento das características da SRAM para fazê-la operar como memória cache, também conhecida como memória intermediária. A memória cache de primeiro nível (L1) situa-se fisicamente dentro do microprocessador para funcionar como ponte entre ele e a memória principal. Todos os dados transferidos entre a memória RAM e o processador passam pela cache, onde eles se mantêm durante alguns ciclos de relógio. Em muitas das operações que efetua, o processador precisa acessar repetidas vezes dados que foram processados poucos ciclos antes. Graças à cache, ele pode acessar novamente essa informacão que a SRAM mantém armazenada, evitando os tempos de espera inevitáveis num acesso à memória RAM. Para melhorar ainda mais o desempenho da cache do processador, os PCs possuem uma cache de segundo nível (L2), com velocidade inferior à da cache de primeiro nível mas de muito mais capacidade. Desse modo, aumentam as possibilidades de se conseguir um melhor grau de aproveitamento da informação armazenada nas memórias cache. Ao tentar ler um dado a partir da memória RAM, o PC tratará de localizá-lo, em primeiro lugar, na cache de primeiro nível. Na hipótese de não o encontrar ali, fará a mesma operação com a cache de segundo nível, onde as probabilidades de encontrá-lo são maiores. A cache de segundo nível trabalha com tempos de acesso superiores aos da cache de primeiro nível e, pelo fato de não estar integrada dentro do processador, não pode se comunicar com a mesma freqüência de relógio. Nos computadores equipados com microprocessadores Pentium, a cache L2 está situada na placa mãe e conecta-se com o processador à freqüência dos bus do sistema. Já os processadores Pentium PRO têm a cache L2 integrada em seu interior, para permitir que ela trabalhe à mesma freqüência de relógio. Desse modo, o desempenho deles foi incrementado, mas à custa de um aumento excessivo de seu preço. Os criadores do Pentium II introduziram uma mudança nesse sentido, ao retirar a cache de segundo nível da placa-mãe e situá-la dentro do cartucho do processador. Diferentemente do que ocorre com o Pentium PRO, nos Pentium II e III a cache L2 não se situa dentro do microprocessador; fica num mesmo módulo quei inclui um bus de dados especial entre ambos. Em conseqüência, os processadores da família Pentium II e III comunicam o processador e a cache de segundo nível à metade da freqüência interna do processador. Os modelos Celeron constituem uma exceção, porque não possuem cache de segundo nível, por sua vez, os modelos Xeon conseguem uma freqüência de comunicação entre o processador e a cache L2 igual à freqüência interna do processador. Os processadores Pentium III do tipo “E”, conhecidos como “coppermine”, também têm incorporada uma memória cache que funciona à mesma freqüência da CPU; no entanto, diversamente dos modelos anteriores do Pentium III, seu tamanho se reduz a 256 KB. O tamanho das memórias cache habitualmente não é muito grande. Na de primeiro nível, por exemplo, é de somente 16 ou 32 KB nos diversos microprocessadores dos Pentium II e III, aumentando na de segundo nível até 256, 512 ou 1024 KB. Um tamanho excessivo da cache pode chegar a ser contraproducente para o desempenho de um sistema. No caso de um PC de uso doméstico ou equipado para tarefas multimídia, uma cache de segundo nível muito grande faria com que o sistema gastasse um tempo desnecessário em verificar se a informação de que necessita está dentro da cache. Isso acontece porque, ao executar aplicativos diferentes e programas muito grandes, o microprocessador necessita continuamente de informação que não acessou anteriormente, o que reduz a eficiência da memória cache. Em contrapartida, os computadores que efetuam tarefas muitos concretas e repetitivas, como muitas vezes ocorre com




os servidores de rede, fazem um uso muito mais intensivo da cache. Em conseqüência, os microprocessadores para esses equipamentos melhoram seu desempenho com memórias cache de maior tamanho. Para constatar as vantagens trazidas pela cache de segundo nível basta comparar os diversos processadores da família Pentium II da Intel. O modelo Celeron não tem cache L2 e é claramente mais lento; os Pentium II com bus de 66 e 100 MHz o melhoram com uma cache de 512 KB e a gama Xeon incorpora memórias cache muito mais rápidas e de menor tamanho. O chipset da placa-mãe controla a cache de segundo nível. Como curiosamente, vale citar que os chipsets da Intel para os processadores da família Pentium têm a limitação de não poder empregar a memória cache de segundo nível com os endereços de memória acima dos primeiros 64 MB. Isso faz com que, quando se amplia um PC acima dessa quantidade de memória, diminua a velocidade de acesso à informação ali contida. Superar os 64 MB de memória em computadores equipados com chipset HX, VX ou TX só é recomendável em determinados casos. Ao iniciar os sistemas operacionais como o Windows utilizam boa parte dos primeiros endereços de memória e fazem uso intensivo de toda a memória que encontram no sistema. Num PC com 128 MB de memória que não pudesse empregar a cache com 64MB, o sistema poderia perder velocidade, de modo indesejado, ao colocar informação nesse espaço. Com toda probabilidade seria possível conseguir um melhor desempenho extraindo-se do PC a memória que excedesse os 64 MB.

Tempos de Acesso às Memórias de Diferentes Processadores Intel Pentium Pentium

PRO Pentium II de 66 MHz

Pentium II de 100 MHz

Pentium II Xeon

Pentium III de 100 MHz

Pentium III – E de 133 MHz

Freqüência Interna

233 MHz 200 MHz 300 MHz 400 MHz 500 MHz 533 MHz

Cache L1 4 ns (233 MHz)

5 ns (200 MHz)

3 ns (300 MHz)

2 ns (400 MHz)

2 ns (400 MHz)

2 ns (500 MHz)

1 ns (533 MHz)

Cache L2 15 ns (66 MHz)

5 ns (200 MHz)

6 ns (150 MHz)

5 ns (200 MHz)

2 ns (400 MHz)

4 ns (250 MHz)

1 ns (533 MHz)

Frequência do bus do sistema

66 MHz 66 MHz 66 MHz 100 MHz 100 MHz 100 MHz 133 MHz

Velocidade da Memória

60 ns (16 MHz)

60 ns (16 MHz)

15 ns (66 MHz)

10 ns (100 MHz)

10 ns (100 MHz)

10 ns (100 MHz)

7 ns (133 MHz)

Resumo de Todas as Memórias

RAM Random Access Memory, Memória de Acesso Aleatório

Memória primária de um computador, na qual se pode escrever ou ler informação em qualquer instante.

EDO RAM Extended Data Out Random Access Memory, memória de acesso aleatório com saída de dados estendida.

Tecnologia que permite à memória DRAM encurtar o caminho de transferência de dados entre a memória e a CPU.

BEDO RAM Burst EDO Random Access Memory, memória de acesso aleatório com saída de dados estendida e acesso Burst.

Tipo de memória EDO RAM que melhora sua velocidade por poder acessar sem latência endereços contíguos de memória.

DRAM Dinamic Random Access Memory, memória dinâmica de acesso aleatório

O sistema mais comum de memória em PCs. Pode manter um dado durante um curto período de tempo, razão por que exige refrescamento contínuo. É mais barata que a memória estática e de acesso mais lento.

SDRAM Synchronous Dinamic Random Access Memory, memória dinâmica de acesso aleatório síncrono

Tecnologia DRAM que usa um relógio para sincronizar a entrada e a saída de dados na memória de um chip. Esse relógio é sincronizado com o da CPU.

FPM DRAM Fast Page Mode Dinamic Random Access Memory, memória dinâmica de paginação de acesso aleatório

Tecnologia de memória que melhora o desempenho da memória DRAM acessando os endereços mediante mudanças de página.

RDRAM Rambus DRAM, memória dinâmica de acesso aleatório para tecnologia

Memória DRAM de alta velocidade desenvolvida para funcionar com futuras gerações de processadores com





Rambus velocidades de 1 GB/s. SRAM Static Random Access Memory,

memória estática de acesso aleatório

Memória RAM muito rápida, que não exige processo de refrescamento. É muito cara e por esse motivo, pouco utilizada. É mais conhecida como Memória Cache.

ROM Read Only Memory, memória somente de leitura

Memória que permite um número indeterminado de leituras mas que não permite modificação do seu conteúdo.

PROM Programmable Read Only Memory, memória programável de somente leitura.

Memória que permite uma única programação. Uma vez concluída esta, a memória PROM equivale a uma memória ROM.

EPROM Erasable Programmable Read Only Memory, memória de somente leitura programável e apagável

Memória ROM que o usuário pode reprogramar eletronicamente com um programador PROM. Para apagá-la deve-se expô-la a raios ultravioleta.

EEPROM Electrically Erasable PROM, memória de somente leitura eletricamente programável e apagável.

Evolução das memórias EPROM. É possível alterar seu conteúdo mediante sinais elétricos, sem necessidade de programadores ou apagadores.

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