SLOTS, BARRAMENTO E BUS 

O BUS de expansão do computador tem um objetivo direto: ele permite que vários elementos sejam conectados a máquina para melhorar o funcionamento. O projeto do Bus de expansão do computador é um dos fatores determinantes dos produtos que podem ser associados a ele, ou seja, da sua compatibilidade. Além disso, o projeto do BUS de expansão impõe certos limites ao desempenho do computador e, em última análise, a sua capacidade.

Os padrões mais comuns de barramento existentes no mercado são:           

O ISA (Industrial Standard Architecture) 

Baseada no padrão MCA da IBM, esse padrão permite o reconhecimento da placa colocada no barramento sem muitas configurações. Esse padrão de 16 BITS supriu por muito tempo todas as necessidades dos usuários, observando que a maioria dos periféricos trabalham com no máximo 16 BITS. 

O EISA (Extended Industrial Standard Architecture) 

Para estabelecer um padrão de BUS de 32 BITS que fuja da dependência a IBM e a MCA, um consórcio liderado pela Compaq Computer Corporation anunciou seu próprio padrão alternativo em 13 de setembro de 1988. O novo padrão acrescenta recurso ao BUS do AT que se assemelham fortemente as características do MCA, porem são implementados de modo distinto.

O EISA aperfeiçoa o bus do AT, mas da ênfase, acima de tudo, a compatibilidade com os periféricos e programas que já existem. Ele foi projetado de modo a permitir o uso de qualquer placa de expansão do PC ou do AT que seja capaz de funcionar a 8 Mhz, que e velocidade do seu CLOCK. 

Barramento PCI Express

O processador se comunica com os outros periféricos do micro através de um caminho de dados chamado barramento. Desde o lançamento do primeiro PC em 1981 até os dias de hoje, uma série de tipos de barramentos foram desenvolvidos para permitir a comunicação dos periféricos de entrada e saída com o processador. Podemos citar os seguintes barramentos já lançados:

• ISA

• EISA

• MCA

• VLB

• PCI

• AGP

• PCI Express

A principal diferença entre os diversos tipos de barramentos está na quantidade de bits que podem ser transmitidos por vez e na freqüência de operação utilizada. Atualmente, os dois tipos de barramentos de expansão mais rápidos do micro são os barramentos PCI e AGP. Na tabela abaixo listamos as taxas de transferência desses barramentos. O barramento PCI-X é uma extensão do barramento PCI voltado para o mercado de servidores de rede.

O barramento PCI foi lançado pela Intel em junho de 1992. Desde então, praticamente todos os periféricos de expansão do micro, tais como discos rígidos, placas de som, placas de rede e placas de vídeo utilizam o barramento PCI. Acontece que a taxa de transferência máxima do barramento PCI, 133 MB/s, mostrou-se insuficiente para aplicações 3D modernas e estava limitando o desenvolvimento de placas de vídeo mais sofisticadas. Para resolver esse problema, a Intel criou um novo barramento, chamado AGP, com o intuito de aumentar a taxa de transferência das placas de vídeo e fazer com que elas não fossem mais instaladas no barramento PCI, e sim no barramento AGP, que é mais rápido. Com isso, o barramento PCI ficou mais “folgado”, já que as placas de vídeo eram grandes responsáveis pelo intenso tráfego no barramento PCI.

Para mais informações sobre o barramento AGP leia nosso tutorial Barramento AGP.

Com o advento de chips gráficos mais rápidos e de novas tecnologias de rede, como a Gigabit Ethernet, e da tecnologia RAID, novamente a taxa de transferência máxima do barramento PCI mostrou ser insuficiente para suportar essas novas aplicações. Algo precisava ser feito e a resposta veio com o lançamento do barramento PCI Express.

Neste tutorial explicaremos em detalhes o funcionamento do barramento PCI Express e suas diferenças para o barramento PCI.

Obs: Tecnicamente falando, o PCI Express não é um barramento. Barramento é um caminho de dados onde você pode ligar vários dispositivos ao mesmo tempo, compartilhando este caminho de dados. O PCI Express é uma conexão ponto-a-ponto, isto é, ele conecta somente dois dispositivos e nenhum outro dispositivo pode compartilhar esta conexão. Para clarificar: em uma placa-mãe com slots PCI comuns, todos os slots PCI são conectados ao barramento PCI e todos compartilham o mesmo caminho de dados. Em uma placa-mãe com slots PCI Express, cada slot PCI Express é conectado ao chipset da placa-mãe usando uma pista dedicada, não compartilhando esta pista (caminho de dados) com nenhum outro slot PCI Express. Em nome da simplificação, estamos chamando o PCI Express de "barramento", visto que para usuários comuns o termo "barramento" é facilmente reconhecido como "caminho de dados entre dispositivos".

Barramento AGP

Até o lançamento do barramento AGP as placas de vídeo eram instaladas no barramento PCI. A taxa de transferência máxima teórica do barramento PCI 32 bits a 33 MHz era de 133 MB/s, uma taxa insuficiente para aplicações 3D (como jogos, por exemplo) e que limitava o desenvolvimento de placas de vídeo mais sofisticadas. Além da sua baixa taxa de transferência, o barramento PCI tinha um outro problema: estava “sufocado”. A arquitetura de chipsets utilizada na época era de pontes, que utilizava o barramento PCI para a comunicação do circuito de ponte norte com a ponte sul. Além disso, a maioria dos periféricos on-board do micro eram instalados no barramento PCI, como as portas IDE on-board, controladora SCSI, vídeo, som e rede on-board. Isso sem falar nos periféricos que podiam ser instalados no barramento PCI através dos slots PCI. 

Acontece que a taxa de transferência máxima do barramento PCI, 133 MB/s, é compartilhada para todos os dispositivos conectados ao barramento, e não utilizada por cada periférico durante suas transferências. Ou seja, a taxa de transferência utilizada por uma placa de vídeo PCI não é de 133 MB/s, e sim menor, já que quanto maior for o número de periféricos “plugados” no barramento PCI, menor será a taxa de transferência real obtida por eles.

Motivada por essas razões, a Intel lançou o barramento AGP. A finalidade principal do barramento AGP era de aumentar a taxa de transferência das placas de vídeo fazendo com que elas não fossem mais instaladas no barramento PCI, e sim no barramento AGP, que é mais rápido. Tecnicamente falando o AGP não é um barramento, já que apenas um dispositivo é conectado nele: a placa de vídeo. É mais uma conexão ponto-a-ponto de alto desempenho usada apenas por placas de vídeo.

A Intel lançou a primeira versão do barramento AGP (Accelerated Graphics Port ou Porta Gráfica Acelerada) em julho de 1996. Esse barramento trabalhava com um clock de 66 MHz transferindo 32 bits por vez, era alimentado com 3,3V e operava em dois modos: x1 e x2. O primeiro chipset a ter suporte a esse barramento foi o Intel 440LX, lançado no mercado em agosto de 1997.

Em maio de 1998 a Intel lançou a segunda versão do barramento AGP que permitia o modo de operação x4 e era alimentado com 1,5V. O primeiro chipset a ter suporte a segunda versão do barramento AGP foi o Intel 815P, lançado no mercado em junho de 2000.

A versão mais atual do barramento AGP é a terceira, desenvolvida em novembro de 2000, que na verdade é um aprimoramento da segunda versão, permitindo o modo de operação x8. O primeiro chipset a ter suporte a terceira versão do barramento AGP foi o Intel 865P, lançado no mercado em maio de 2003.

LOCAL BUS  

O sistema Local Bus é, na realidade, a mesma placa de sistema, tipo upgradable, contendo um slot especial conhecido como o próprio nome de local bus, que se interliga diretamente como o microprocessador.

O microcomputador 386 ou 486 se intercomunica com a memória em 32 BITs e os periféricos instalados nos slots em 16 bits. No sistema Local Bus, o microprocessador se interliga com esse slot especial em 32 bits, onde se instala um controladora com as cinco funções básicas de um micro: vídeo e disco winchester. Outra placa que esta sendo usada no local bus é a de rede.

No sistema local bus, todos os componentes trabalham em 32 BITS e na mesma velocidade do processador, sendo no máximo 33 Mhz (sistema VESA) e 66 Mhz (sistema PCI).

ISA=16 BITS           EISA=32 BITS            LOCAL BUS=32 BITS

Os barramentos EISA e Local Bus suportam perfeitamente placas de padrão ISA . 

CIRCUITOS DE APOIO           

Como já foi dito, o microprocessador, por si só, não e totalmente funcional necessitando vários circuitos de apoio para que o torne útil.                        

Clocks e Osciladores 

Os computadores pessoais de hoje são construídos com base num projeto de circuitos denominado clocked logic. Todos os elementos lógicos do computador são desenhados de modo que operem sincronizadamente. Eles executam as operações que lhes cabem passo a passo, e cada circuito executa um passo ao mesmo tempo que todos os circuitos restantes do computador. Essa sincronia operacional permite que a máquina controle todos os bits que processa, garantindo que nada passe desapercebido.

O clock do sistema é o regente que marca o tempo da orquestra de circuitos. Entretanto, o próprio clock precisa de algum tipo de indicação seja ela sendo de marcação ou um espécie de metrônomo.

Um circuito eletrónico capaz de marcar o tempo com precisão e continuidade e chamado de oscilador. A maioria dos osciladores se baseia num princípio simples de feedback. Como o microfone, que capta seus próprios sons de sistemas de alto falantes reclamam, o oscilador também gera um ruído semelhante. No entanto, como neste caso o circuito de feedback e muito mais curto, o sinal não precisa percorrer um distância grande, e a freqüência e milhares de vezes maior. 

CONTROLADORAS DE INTERRUPÇÕES 

As interrupções fazem a diferença entre um computador e uma calculadora potente. Um computador funcionando ininterruptamente não e útil pois, o usuário não pode interagir com os processos executados pelo microcomputador, não pode entrar com dados ou novas funções. O conceito de interrupção trabalha justamente nesse tipo de situação, quando o usuário necessita interagir com a máquina.

Os microprocessadores da Intel entendem dois tipos de interrupção: interrupções de software e de hardware. Uma interrupção de software é apenas uma instrução especial de um programa que esteja controlando o microprocessador. Em vez de somar, subtrair ou coisa que o valha, a interrupção de software faz com que a execução do programa seja desviada temporariamente para outra seção de código na memória.

Uma interrupção de hardware tem o mesmo efeito, mas e controlada por sinais especiais externos ao fluxo de dados normal. O único problema esta em que os microprocessadores reconhecem muito menos interrupções do que seria desejável  são apenas duas as linhas de sinais de interrupção. Uma delas é um caso especial: a NMI  (interrupção não mascarável). A outra é compartilhada por todas as interrupções do sistema.

Não obstante, a arquitetura dos computadores pessoais da IBM comporta vários níveis de interrupções priorizadas as interrupções mais importantes prevalecem sobre as interrupções de menor prioridade. 

CONTROLADORA DE DMA DO AT 

A melhor maneira de acelerar o desempenho do sistema é aliviar o microprocessador de todas as tarefas rotineiras. Uma das tarefas que consome mais tempo é a transferência de blocos de memória dentro do computador, deslocando o por exemplo bytes de um disco rígido (onde estão armazenados) através de sua controladora até a memória principal (onde o microprocessador pode utilizá-lo). As tarefas de transferência de dados na memória pode ser deixada a cargo de um dispositivo especial denominado controladora de DMA, ou Direct Memory Access (Acesso Direto a Memória).