O barramento PCI Express (originalmente conhecido como 3GIO) representa um avanço extraordinário na forma como os dispositivos periféricos se comunicam com o micro. Ele diferencia-se do barramento PCI em vários aspectos, mas o principal deles é a forma com que os dados são transferidos. O barramento PCI Express é mais um exemplo de como as transferências de dados com o micro estão migrando da comunicação paralela para a comunicação em série. Leia nosso artigo Por Que Serial? para entender as diferenças entre a comunicação em série da comunicação paralela.
Praticamente todos os barramentos do micro (ISA, EISA, MCA, VLB, PCI e AGP) utilizam comunicação paralela. A comunicação paralela diferencia-se da serial por transmitir vários bits por vez, enquanto que na comunicação em série é transmitido apenas um bit por vez. Isso faz com que, em princípio, a comunicação paralela seja mais rápida do que a serial, já que quanto maior for o número de bits transmitidos por vez, mais rápida será a comunicação.
Acontece que a comunicação paralela sofre de alguns problemas que impedem que clocks maiores sejam alcançados nas transmissões. Quanto maior for o clock, maiores serão os problemas de interferência magnética e de atraso de propagação.
Quando a corrente elétrica passa por um fio, é criado um campo eletromagnético ao redor. Se o campo eletromagnético criado pelo fio for muito forte, será gerado um ruído no fio adjacente, corrompendo a informação que estiver sendo transmitida. Como na transmissão paralela vários bits são transmitidos por vez, cada bit envolvido na transmissão utiliza um fio. Por exemplo, em uma comunicação de 32 bits (como é o caso do slot PCI) são necessários 32 fios só para transmitir os dados, fora sinais adicionais de controle que são necessários. Quanto maior o clock, maior é o problema de interferência eletromagnética.
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Figura 1: Bits chegam ao receptor corrompido devido ao problema de interferência eletromagnética.
Como comentamos anteriormente, cada bit na comunicação paralela é transmitido em um fio separado. Acontece que, em uma placa-mãe, é quase impossível fazer com que esses 32 fios tenham exatamente o mesmo comprimento. Nos PCs mais antigos esta diferença no comprimento dos fios não alterava o funcionamento do barramento, mas com o aumento na velocidade com que os dados são transmitidos (clock), dados transmitidos em fios mais curtos começaram a chegar antes do restante dos dados, transmitidos em fios mais longos. Ou seja, os bits da comunicação paralela começaram a chegar fora de ordem.
Como conseqüência, o dispositivo receptor tem que aguardar a chegada de todos os bits para que o dado completo seja processado, o que representa uma queda significativa no desempenho. Esse problema é conhecido como atraso de propagação e, como comentamos, é agravado com o aumento da freqüência de operação (clock).
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Figura 2: Bits chegam ao receptor desordenados devido ao problema do atraso de propagação.
O projeto de um barramento usando comunicação em série é muito mais simples de ser implementado do que usando comunicação paralela, já que apenas dois fios são necessários para transmissão dos dados (um fio para a transmissão dos dados e um terra). Além disso, a comunicação em série permite operar com clocks muito maiores do que na comunicação paralela, já que nesta última os problemas de interferência eletromagnética e atraso de propagação aparecem com maior incidência, o que impede que clocks elevados sejam alcançados nas transmissões.
Outra diferença na comunicação paralela para a comunicação em série é que, por causa da alta quantidade de fios necessária para a sua implementação, a comunicação paralela normalmente é half-duplex (os mesmos fios são usados tanto para a transmissão quanto para a recepção de dados), enquanto que a comunicação em série, por precisar de apenas dois fios, é full-duplex (há um conjunto separado de fios para a transmissão e outro para a recepção).
Por esses motivos que os engenheiros adotaram a comunicação em série no barramento PCI Express em vez da comunicação paralela.
Você pode estar se perguntando: mas a comunicação em série não é mais lenta? Não necessariamente, e o barramento PCI Express é um bom exemplo: se for usado um clock maior, a comunicação em série é mais rápida do que a paralela.
Na próxima página falaremos sobre o funcionamento do barramento PCI Express.
