Como o próprio nome sugere, a placa-mãe (ou motherboard, em inglês) é que suporta todos os componentes conectados no computador, de forma completa. É um elemento de hardware interno (device) que contem soldadas a ela as interfaces, os chipsets e o BIOS e é nele que se encontra os principais controladores do sistema, além de ser a responsável pelo encaminhamento de dados entre os devices internos e\ou externos e gerenciamento do conjunto processador\memória.
Mas é ele que é o principal elemento do computador, já que todos os outros devices são conectados à ela, sob forma ou não de placas de expansão.
E é sobre isso, que iremos nos concentrar nesta aula
Os modelos de placas-mãe
Estudaremos sobre dois modelos padrões no mundo dos computadores pessoais: o padrão AT, que está obsoleto e o padrão ATX, mais utilizado atualmente.
O modelo AT, embora já esteja obsoleto e não disponível mais à venda será abordado, devido ainda existirem usuários usufruindo desta tecnologia, que, se configurada corretamente em conjunto com o sistema operacional Linux, em modo shell, ainda é eficaz.
O modelo ATX já tem um sucessor, o BTX. Mas esta tecnologia ainda não está disponível para venda em massa em nosso estado, principalmente. O uso e venda deste padrão em Rio Branco ainda é uma realidade, sendo necessário um conhecimento aprofundado sobre ele.
O obsoleto padrão AT
Advanced Tecnology é o que quer dizer a sigla AT, sendo desenvolvida, a priori, para os antigos processadores 286 (80286) e terminou com o uso dos processadores Pentium II. Sua principal característica visual era uma única interface soldada à placa-mãe onde conectava-se o teclado (DIN). As portas seriais e paralelas são fixadas no gabinete através de FlatCables, conectados à placa-mãe.
O conector da fonte (que usa o mesmo nome com identificação de modelo) também é diferente, tendo menos recursos e conectores – 12, no total, divididos em duas partes. Isso se torna um problema pois, sua inversão poderia queimar a placa, tendo prejuízos imediatos e posteriores, com a avaria de outros devices, como o processador, numa eventual troca de placa-mãe. A conexão certa destes conectores é simples, bastando apenas encaixar a combinação de fios preto/preto em P8 e P9. A energia das fonte para placas-mãe AT, é gerenciada pela própria fonte, onde possui um interruptor mecânico para ligar e desligar o equipamento.
Quanto ao gabinete, a identificação é a mesma, ou seja, AT. Possui um orifício para a saída para o teclado, somente. O resto são as baias das placas de expansão e drives, espaço para o encaixe da fonte tendo que ser removida a tampa dianteira para o encaixe do interruptor mecânico que esta fonte exige.
O usual formato ATX
Advanced Tecnology Extended, é o seu significado e fora desenvolvida pela Intel. Praticamente todos os processadores desenvolvidos a partir do PentiumII, tanto da Intel, AMD e outros, seguem este formato.
As características lhe são muito peculiar. O uso de teclados com conectores miniDIN (PS/2) fora introduzido para que houvesse mais espaço no placa-mãe. Além deste, foi incluído também, soldados à placa-mãe, as portas seriais e paralelas e outros dispositivos que vieram juntamente com o conceito de OnBoard como vídeo, áudio, USB e rede. Outras possuem também, portas SATA e HDMI. Isso favorece a entrada e saída de ar, para um resfriamento mais eficaz dentro do gabinete.
E energia passa a ser gerenciada pela placa-mãe e o interruptor mecânico é eliminado. A fonte passa a ter, para a placa-mãe, conectores de 20 ou 24 pinos, além de uma alimentação extra com quatro pinos. Passa a ser a prova de erros, não podendo ser invertida numa eventual falta de atenção.
Os SLOTs de expansão
Antes de falar sobre o assunto, vamos definir barramentos – dois aspectos:
1 - São trilhas impressas na placa-mãe, que ligam um componente a outro
2 – Podem ser comparados aos slots, pois ligam componentes a outros
Com um SLOT de expansão, é possível acrescentar recursos ao nosso computador. É com ele que podemos aumentar a memória do computador ou ter um vídeo 3D melhor, por exemplo. À essa melhora, damos o nome de upgrade. Mas, por hora, veremos apenas os SLOTs de expansão nos barramentos.
Obsoletos
ISA – Industry Standard Architecture – Barramento utilizado para expansão nos computadores da IBM, que findou por tornar-se um padrão (IBM-PC). Neste tipo de barramento foi um dos primeiros a ter a tecnologia Plug`n`Play (PnP), onde sua configuração referente a IRQ, DMA entre outras era feita de forma automática. A freqüência (clock) era de 8MHz. Os tipos de ISA foram
· ISA 8bits – acesso e transferências de dados (largura de banda) em 8 bits;
· ISA 16bits – largura de banda de 16 bits, tornando-o mais rápido
· Legacy ISA – padrão ISA sem a tecnologia PnP
EISA - Extended Industry Standard Architecture - é um barramento compatível com o Barramento ISA, utiliza para comunicação palavras binárias de 32 bits e frequência de 8 MHz. Devido a baixa aceitação do Mercado, este padrão foi mais utilizado nos servidores de rede.
VESA - Video Electronics Standards Association – Este padrão foi criado NEC em 1989, com o intuit de melhorar a velocidade do video. Tem largura de banda de 32 bit e é uma extensão do barramento ISA.
Barramentos utilizados hoje em dia
PCI - Peripheral Component Interconnect - Foi criado pela Intel em junho de 1992 na mesma época em que desenvolvia o processador Pentium. O barramento PCI veio para substituir o barramento ISA, já que o mesmo não atendia mais a demanda de largura de banda dos dispositivos. Tem capacidade de trabalhar transferindo 32 bits ou 64 bits a frequências de 33MHz ou 66 MHz, oferecendo taxas de transferência suficientemente grandes para uma grande variedade de dispositivos. Possui recurso Plug and Play, que configura IRQ, DMA e I/O do dispositivo automaticamente.
AGP – Accelerated Graphics Port - é um barramento de computador de alta velocidade, padrão para conectar um tipo de periférico a uma placa-mãe de computador, geralmente a placa de video, que tem a função de acelerar o processamento de imagens 3D (terceira dimensão).A AGP aloca dinamicamente a memória RAM do sistema para armazenar a imagem da tela. Podem chegar até 8X e uma taxa de transferencia de 2.133Mb/s.
PCI-express – Evolução dos slots PCI. Sua taxa de transferência pode chegar até 4.000 Mb/s, num modelo 16X. Seu tamanho também varia. Num slot PCI-e de 1X, ele é pequeno enquanto num de 16X ele é bem maior que um PCI normal. A tendendencia é que ele substitua os padrões AGP e PCI.
Os conceitos OnBoard e OffBoard
OnBoard – é todo o dispositivo que está conectado a um barramento, mas que está soldado a placa-mãe, não podendo ser retirado, embora possa ser desativado, seja por meio do SETUP ou por JUMPERS. Podem estar no mesmo encapsulamento do chipset ou espalhados em circuitos integrados dispersos na placa-mãe.
OffBoard – é todo dispositivo que está conectado a um barramento mas não necessariamente soldado à placa-mãe e sim conectado a um SLOT, seja PCI, AGP ou outros já estudados acima.
Os chipsets
Os chipsets são os principais circuitos integrados de uma placa-mãe. Nele, contém vários dispositivos integrados em uma única embalagem, barateando um sistema de hardware. Mas, para falarmos deles com precisão, temos que explicá-los separadamente em dois blocos: o nothbridge (ponte-norte) e o southbridge (ponte-sul).
Muitas vezes, como em algumas implementações de controladores para processadores AMD K8 (Athlon 64 e Athlon X2, nos quais o controlador de memória está embutido no processador), as duas pontes (bridges) são substituídas por um único chip, o que reduz custos para os fabricantes. Isso pode explicar, porque os computadores equipados com processadores AMD são mais baratos que os da Intel, por exemplo.
Normalmente os leigos não sabem, mas todas as placas-mãe tem marca. As marcas de placas-mãe mais conhecidas são Asus, ASRock, Abit, Soyo, Epox, Zida/Tomato, Pcchips, QDI, ECS, FIC, Tyan, Biostar, Soltek, Phitronics, Gigabyte, Intel, entre outras. É muito comum confundir a marca da placa-mãe com a marca do chipset. Por exemplo, pelo fato de uma placa-mãe usar chipset SiS, isto não significa que a placa foi produzida por essa empresa, pois a SiS fabrica apenas os circuitos usados por motherboards, mas não fabrica placas, algumas pessoas também confundem a marca do processador com a da placa mãe. Por exemplo, uma placa mãe que use um processador Intel pode não ter sido fabricada pela Intel apesar da empresa também fabricar placas-mãe, muitas outras empresas também fazem placas que utilizam os processadores Intel. Também podemos classificar placas-mãe de acordo com o soquete (soquete 370, soquete A, soquete 478, por exemplo – serão estudados no assunto processadores)
O chipset NorthBridge: a Ponte-Norte
A ponte-norte é que controla as peças que exigem uma velocidade e prioridade maior de hardware. Ela determina que processador será usado na placa-mãe, a velocidade e quantidade de dados passarão por ele. Ela também controla as memórias RAM, determinando quanto será o limite, bem como a velocidade utilizada por elas. Além disso tudo, ele faz a ponte entre as memórias e o processador e a (as) placas de vídeo. Tudo isso em altíssima velocidade.
Devido à isso, um sistema de resfriamento à parte teve de ser desenvolvido para que um superaquecimento evitasse a queima do componente, que esquenta muito. O conjunto resfriador deste componente é um dissipador de calor e pasta térmica, não necessitando de uma ventoinha para ajudar.
Recentemente, com o avanço das tecnologias, a AMD embutiu em seu processadores de 64 bits com núcleo duplo, os controladores de memória, barateando o preço de computadores baseado na sua arquitetura. A Intel fez o mesmo com a nova microarquitetura Nehalem, incorporadas nos seu processadores Intel Core2.
O chipset SouthBridge: a Ponte-Sul
Diferentemente da ponte-norte, o SouthBridge é responsável pelo controle dos devices mais lentos da placa-mãe. É ele quem controla, por exemplo, os barramentos PCI e seus dispositivos, seja OnBoard ou OffBoard. Ele conecta-se ao resto do sistema, através da ponte-norte e não diretamente ao processador.
Visto que o southbridge não está diretamente conectado à UCP, a ele é dada a responsabilidade pelos dispositivos mais lentos num PC típico.
Um southbridge em particular geralmente irá funcionar com vários northbridges diferentes, mas estes dois chips devem ser projetados para trabalhar em conjunto; não há um padrão amplo para interoperabilidade entre projetos de chipsets de lógicas diferentes. Tradicionalmente, esta interface entre northbridge e southbridge era simplesmente o barramento PCI, mas visto que isto criava um gargalo de performance, a maioria dos chipsets modernos usam uma interface diferente (frequentemente proprietária) com performance mais alta.
Também faz a comunicação com portas USB, paralela e serial e, no caso de placas-mãe com periféricos embutidos (OnBoard), com chips de áudio, e rede e de espelhamento de discos rígidos (Tecnologia Raid).
Ele também comanda os controladores IDE, IRQ, DMA, BIOS, RAM-CMOS, Super I/O, relógio e sensores da placa-mãe, como os de temperatura, por exemplo.
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