Recursos citados:

• Opção 1 (1 slot PCI)
• Opção 2 (2 slots PCI)
• Opção 3 (2 slots PCI)

As portas USB4 utilizam o mesmo conector USB Tipo C introduzido com as portas USB 3.1 (agora chamadas USB 3.2 Gen 1x1) e estão disponíveis em diferentes versões de velocidade, como mostramos na Tabela 1. Os padrões USB4 Gen 2x1 e USB4 Gen 3x1 são teóricos e não estão disponíveis na prática.

Tabela 1: versões do USB4

O segundo número após o “x” indica a quantidade de pistas utilizadas na comunicação. Fisicamente falando, cada pista é formada por quatro pares de fios, um par utilizado na transmissão de dados e o outro par utilizado na recepção de dados (a comunicação USB utiliza comunicação em série full-duplex através de dois canais simplex, utilizando transmissão diferencial). As versões “x2” apresentam o dobro de largura de banda (taxa de transferência máxima teórica) do que as versões “x1” por justamente utilizar duas pistas (ou seja, quatro pares de fios) para transferência de dados, em vez de apenas uma (dois pares de fios). Isto explica também a obrigatoriamente de cabos diferentes (vendidos como sendo de 40 Gbps ou Gen 3) para as conexões “x2” (eles têm mais fios). Tais cabos funcionam sem problemas com comunicações “x1” (20 Gbps ou Gen 2).

A principal diferença do USB4 para o USB 3.x não é trazer uma possibilidade de velocidade mais alta, mas o tunelamento de outros protocolos de comunicação, em particular o PCI Express e o DisplayPort. Isto significa que uma porta USB4 também pode ser utilizada para transmissões utilizando esses outros protocolos de comunicação.

Importante notar que a grafia oficial do padrão é “USB4”, sem espaço entre o nome e o número, diferentemente do que ocorre com as versões anteriores. Como vimos em nosso artigo “Tudo o que você precisa saber sobre o padrão USB 3.2”, a USB-IF (Universal Serial Bus Implementers Forum), entidade responsável pela padronização do USB, é muito confusa em relação à nomenclatura das versões deste padrão de comunicação.

Com o foco nos mini PCs, a Intel criou o formato de placas-mãe Mini-STX, que inicialmente era chamado 5x5, nome que indicava as dimensões da placa, em polegadas. Trata-se do menor tamanho de placas-mãe para processadores usando soquete. A bem da verdade, existem padrões menores, porém neles o processador é soldado diretamente na placa.

Na tabela abaixo, há uma comparação das dimensões do padrão Mini-STX com os padrões voltados para mini PCs para processadores usando soquete.

Por causa do seu tamanho diminuto, placas-mãe Mini-STX aceitam somente dois soquetes de memória SO-DIMM (“memória de notebook”). Ambos devem ser populados com módulos de memória idênticos para você habilitar o modo de dois canais e fazer o computador atingir o seu desempenho máximo.

A posição do soquete do processador e a posição dos furos para a instalação do cooler são padronizados, isto é, ficam sempre no mesmo lugar e o fabricante da placa-mãe não pode alterá-los, facilitando o desenvolvimento de gabinetes para mini PCs baseados nesse padrão. Por falar em gabinete, com essa placa-mãe torna-se possível criar um mini PC com volume inferior a um litro: de acordo com a Intel, é posssível um volume de apenas 850 ml com um gabinete com 39 mm de altura, processador de 35 W e SSD M.2.

Nas figuras abaixo você confere os slides completos da apresentação da Intel sobre esse padrão no IDF 2015.

Figura 1: padrão de placas-mãe Mini-STX

Figura 2: padrão de placas-mãe Mini-STX

Na Figura 3, criamos uma comparação visual entre os três padrões apresentados em nossa tabela.

Figura 3: comparação visual entre os padrões Mini-STX, Mini-ITX e Mini-DTX

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Desde o lançamento do primeiro PC em 1981, o computador traz slots de expansão que possibilitam a instalação de dispositivos adicionais que acrescentam funções originalmente ausentes na placa-mãe do computador. Atualmente, o tipo mais comum de slot de expansão disponível no mercado é chamado PCI Express. Neste tutorial, você aprenderá tudo o que você precisa saber sobre este tipo de conexão: como funciona, versões disponíveis, slots e muito mais.

Antes de falarmos sobre o PCI Express, vamos discutir rapidamente a história dos slots de expansão para PC e suas principais limitações para que você possa entender o que faz o PCI Express ser diferente dos demais sistemas disponíveis.

Abaixo, listamos os tipos mais comuns de slots de expansão para PC lançados até hoje:

• ISA (Industry Standard Architecture ou Arquitetura Padrão da Indústria)
• MCA (Micro Channel Architecture ou Arquitetura Micro Canal)
• EISA (Extended Industry Standard Architecture ou Arquitetura Padrão da Indústria Estendida)
• VLB (VESA Local Bus ou Barramento Local VESA)
• PCI (Peripheral Component Interconnect ou Interconexão de Componentes Periféricos)
• PCI-X (Peripheral Component Interconnect eXtended ou Interconexão de Componentes Periféricos Estendida)
• AGP (Accelerated Graphics Port ou Porta Gráfica Acelerada)
• PCI Express (Peripheral Component Interconnect Express ou Interconexão de Componentes Periféricos Expressa)

Novos tipos de slots de expansão são lançados quando os sistemas disponíveis se tornam muito lentos para certas aplicações. Por exemplo, o slot ISA original, disponível no PC original e no PC XT da IBM e seus clones, apresentava uma taxa máxima de transferência teórica (largura de banda) de apenas 4,77 MB/s (4,77 MHz transferindo oito bits por pulso de clock). A versão de 16 bits do ISA, lançada com o PC AT da IBM em 1984, praticamente dobrou a largura de banda disponível para 8 MB/s (8 MHz transferindo 16 bits a cada dois pulsos de clock; no barramento ISA de 16 bits cada acesso demora dois pulsos de clock), mas este número ainda mostrou-se muito baixo para aplicações que necessitavam de altas taxas de transferência, como vídeo.

Em seguida, a IBM lançou o slot MCA para a sua linha de computadores PS/2, mas por serem protegidos por direitos autorais, apenas fabricantes que assinassem um acordo de licenciamento com a IBM poderiam utilizá-lo, e apenas cinco empresas o fizeram (Apricot, Dell, Tandy, Research Machines e Olivetti). Assim, os slots MCA ficaram restritos apenas a alguns modelos de computadores dessas marcas. Nove fabricantes de PCs se juntaram para criar o slot EISA, mas ele não teve sucesso por dois motivos. Primeiro, este sistema manteve compatibilidade com o slot ISA original, então o seu clock ficou sendo o mesmo que o do slot ISA de 16 bits. Segundo, a aliança não incluiu os fabricantes de placas-mãe, o que levou a exclusão de usuários que montam seus próprios computadores e demais fabricantes, assim como ocorrera com o slot MCA.

O primeiro slot de alta velocidade lançado foi o VLB. A alta velocidade foi possível através da ligação entre o slot e o barramento local do processador, isto é, barramento externo do processador. Dessa forma, este slot trabalhava na mesma velocidade em que o barramento externo do processador, que é o barramento mais rápido disponível no PC. Na tabela abaixo, listamos este slot com um clock de 33 MHz, mas o clock real dependerá do processador usado (a maioria dos processadores usados naquela época apresentava um clock externo de 33 MHz, mas processadores com clocks externos de 25 MHz e 40 MHz também podiam ser encontrados). Este slot, porém, foi projetado especificamente para o barramento local dos processadores 486, assim quando o processador Pentium foi lançado ele era incompatível com o slot porque ele usava um barramento local com especificações diferentes (clock externo de 66 MHz em vez de 33 MHz e transferência de dados de 64 bits em vez de 32 bits).

A primeira solução que servia para todas as plataformas apareceu em 1992, quando a Intel levou a indústria a criar o slot de expansão “definitivo”, o PCI. Mais tarde outras empresas se uniram à aliança que atualmente é conhecida como PCI-SIG (PCI Special Interest Group ou Grupo de Interesse Especial PCI). A PCI-SIG é responsável pela padronização dos slots PCI, PCI-X e PCI Express (“PCle”). Apesar de os nomes serem parecidos, eles se referem a tecnologias completamente diferentes.

O PCI é um barramento independente, não sendo voltado a uma plataforma específica, estando conectado ao sistema através de um chip ponte (que faz parte do chipset da placa-mãe). Quando um novo processador é lançado, o mesmo barramento PCI pode ser usado, bastando reprojetar o chip ponte (em de reprojetar o barramento, o que era a norma antes do lançamento do barramento PCI).

Barramento é um caminho para transferência de dados onde você pode conectar vários dispositivos ao mesmo tempo, compartilhando este caminho. Os dispositivos mais comuns conectados ao barramento PCI são os slots de expansão, mas componentes integrados disponíveis na placa-mãe, como chips de rede on-board, também podem ser conectados ao barramento PCI.

Apesar de outras configurações serem possíveis em teoria, a implementação mais comum do barramento PCI é com um clock de 33 MHz e uma taxa de transferência de dados de 32 bits, o que possibilita uma largura de banda de 133 MB/s.

O barramento PCI-X é uma versão do barramento PCI que apresenta clocks mais altos e caminho de dados mais largo para placas-mãe de servidor, o que proporciona uma maior largura de banda para dispositivos que necessitam de mais velocidade, como placas de rede topo de linha e controladores RAID.

Quando o barramento PCI mostrou-se muito lento para o uso de placas de vídeo topo de linha, o slot AGP foi desenvolvido. Este slot era usado exclusivamente para placas de vídeo.

Finalmente, a PCI-SIG desenvolveu uma conexão chamanda PCI Express (anteriormente conhecida como “3GIO” e oficialmente abreviada como “PCIe”, mas a maioria das pessoas escreve “PCI-E”, incorretamente). Apesar do nome, o PCI Express trabalha de forma totalmente diferente dos demais barramentos PCI.

1. O PCI é um barramento, enquanto que o PCI Express é uma conexão ponto-a-ponto, isto é, ele conecta somente dois dispositivos e nenhum outro dispositivo pode compartilhar esta conexão. Em uma placa-mãe com slots PCI padrão, todos os slots PCI são conectados ao barramento PCI e todos compartilham o mesmo caminho de dados, o que pode causar redução no desempenho caso mais de um dispositivo queira transmitir dados ao mesmo tempo. Em uma placa-mãe com slots PCI Express, cada slot PCI Express é conectado ao chipset da placa-mãe usando uma pista dedicada, que não é compartilhada com outros slots PCI Express. Dispositivos integrados à placa-mãe como controladores de rede, SATA e USB estão normalmente conectados ao chipset da placa-mãe através de conexões PCI Express dedicadas.
2. O PCI e os outros tipos de slots de expansão utilizam comunicações em paralelo, enquanto que o PCI Express é baseado em comunicações em série de alta velocidade.
3. O PCI Express é baseado em pistas individuais que podem ser agrupadas para criar uma conexão mais rápida. O “x” que segue a descrição do PCI Express se refere ao número de pistas que a conexão está usando.

A conexão PCI Express é o foco deste artigo e entraremos em detalhes em como ela funciona nas próximas páginas.

Abaixo apresentamos uma tabela comparando as principais especificações dos vários slots de expansão já lançados para o PC.

[pagination="De paralelo para serial"]

A conexão PCI Express 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 migraram da comunicação paralela para a comunicação em série. Outras interfaces que utilizam comunicação em série incluem a USB, a Ethernet (rede) e as portas SATA e SAS (armazenamento).

Antes do PCI Express, todos os barramentos e slots de expansão para PC usavam comunicação em paralelo. Na comunicação em paralelo, vários bits são transferidos através de um mesmo caminho de dados ao mesmo tempo, em paralelo. Na comunicação em série somente um bit é transferido através do caminho de dados por pulso de clock. Isto faz, à primeira vista, as comunicações em paralelo parecerem ser mais rápidas que as em série, já que quanto maior o número de bits transmitido por pulso de clock, mais rápida será a comunicação.

No entanto, as comunicações em paralelo apresentam problemas que impedem que elas alcancem clocks mais altos. Quanto mais alto o clock, a comunicação será mais susceptível a interferências eletromagnéticas e atraso de propagação.

Quando corrente elétrica passa por um fio, um campo eletromagnético é criado ao seu redor. Este campo pode induzir corrente elétrica em um fio adjacente, corrompendo a informação que está sendo transmitida através dele. Como na transmissão em paralelo vários bits são transmitidos ao mesmo tempo, cada bit transmitido utiliza um fio. Por exemplo, em uma comunicação de 32 bits (como as do slot PCI padrão), são necessários 32 fios apenas para a transmissão de dados, sem contar com sinais de controle adicionais que também são necessários. Quanto mais alto o clock, maior será o problema de interferência eletromagnética.

Figura 1: Bits chegam ao receptor corrompidos devido à interferência eletromagnética

Como comentamos anteriormente, na comunicação em paralelo cada bit é transmitido por um fio separado. No entanto, é quase impossível fazer com que 32 fios apresentem exatamente o mesmo comprimento na placa-mãe. Em clocks mais altos, dados transmitidos através de fios mais curtos chegam antes que dados transmitidos através de fios mais longos. Isto significa que alguns bits na comunicação em paralelo chegam com atraso. Consequentemente, o dispositivo receptor tem de esperar até que todos os bits sejam recebidos para que possa completar o processamento dos dados, o que representa uma considerável redução no desempenho. Este problema é conhecido como atraso de propagação e se torna pior em clocks mais altos.

Figura 2: Bits chegam ao receptor fora de ordem devido ao atraso de propagação

O projeto de um barramento que utiliza comunicação em série é mais simples de ser implementado do que o de comunicação em paralelo, já que menos fios são necessários para transmissão de dados. Em um típico sistema de comunicação em série, quatro fios são necessários: dois para a transmissão de dados e dois para recepção, usualmente com uma técnica contra interferência eletromagnética chamada cancelamento ou transmissão diferencial. Com a técnica de cancelamento, o mesmo sinal é transmitido através de dois fios, sendo que a transmissão do sinal no segundo fio é “espelhada” (polaridade invertida), como você pode ver na Figura 3. Quando o receptor recebe o sinal, ele pode comparar os dois sinais, que devem ser iguais mas “espelhados”. A diferença entre os dois sinais é ruído, que é facilmente identificado pelo receptor e prontamente descartado.

Figura 3: Técnica de cancelamento

Além de fornecer maior imunidade contra interferências eletromagnéticas, as comunicações em série não sofrem atraso de propagação. Deste modo elas podem atingir clocks mais altos de forma mais fácil do que as comunicações em paralelo.

Outra diferença muito importante entre a comunicação em paralelo e a comunicação em série é que a comunicação em paralelo é half-duplex (os mesmos fios são usados tanto para a transmissão quanto para a recepção de dados) devido ao grande número de fios necessários para a sua implementação, enquanto que a comunicação em série é full-duplex (apresenta um conjunto separado de fios para a transmissão de dados e outro para a recepção – tecnicamente falando, seriam dois canais simplex) já que ela só necessita de dois fios para cada direção. Em uma comunicação half-duplex, dois dispositivos não podem “falar” entre si ao mesmo tempo; apenas um deles poderá transmitir dados em um certo momento. Na comunicação full-duplex, os dois dispositivos podem transmitir dados ao mesmo tempo.

Estas são as principais razões pelas quais engenheiros adotaram comunicação em série em vez de comunicação em paralelo para o PCI Express.

Você deve estar se perguntando: as comunicações em série não são mais lentas? Isto dependerá com o que você está comparando. Se você comparar uma comunicação em paralelo de 33 MHz transmitindo 32 bits por pulso de clock, ela será 32 vezes mais rápida que uma comunicação em série de 33 MHz transmitindo apenas um bit por pulso de clock. Mas se você comparar a mesma comunicação em paralelo com uma comunicação em série trabalhando a um clock mais alto, a comunicação em série poderá ser muito mais rápida. É só comparar a largura de banda do barramento PCI original que é de 133 MB/s (33 MHz x 32 bits) com a largura de banda da conexão PCI Express 1.0 x1 (250 MB/s, 2,5 GHz x 1 bit). Se compararmos com um padrão PCI Express mais atual, como o 4.0 x1 (2 GB/s, 16 GHz x 1 bit), a diferença é ainda mais brutal.

A noção de que a comunicação em série é sempre mais lenta do que a em paralelo vem dos computadores antigos, que tinham uma “porta serial” e uma “porta paralela”. Naquele tempo, a porta paralela era muito mais rápida que a porta serial. Isto se devia à maneira com que estas portas foram implementadas. Mas isto não significa que comunicações em série são sempre mais lentas que as comunicações em paralelo.

Vamos falar agora sobre o funcionamento da conexão PCI Express.

[pagination="Modos de operação"]

A conexão PCI express é baseada no conceito de “pistas”, que é uma comunicação em série de apenas um bit, full-duplex e alta velocidade. Pistas podem ser agrupadas para aumentar a largura de banda. Quando, por exemplo, dois dispositivos utilizam quatro pistas, a conexão é considerada “x4” e apresenta largura de banda quatro vezes superior à uma conexão única, isto é, usando apenas uma pista. Na Figura 4, ilustramos dois dispositivos conectados utilizando duas pistas, isto é, uma conexão “x2”. Apesar de, em teoria, qualquer número de uma a 32 pistas poderem ser agrupadas, os números mais comuns são x4, x8 e x16.

Figura 4: Conexão PCI Express x2

As conexões PCI Express 1.0 e 2.0 utilizam sistema de codificação 8b/10b (que é o mesmo sistema usado pelo padrão Fast Ethernet, ou seja, redes de 100 Mbit/s). Isto significa que cada oito bits de dados é codificado e transmitido como um número de 10 bits. Normalmente, para converter um número em bits por segundo (bit/s) para bytes por segundo (B/s), você precisa dividi-lo por oito, já que um byte é um grupo de oito bits. No entanto, devido à codificação 8b/10b, devemos dividi-lo por 10 e não oito. Esta é a razão pela qual com um clock de 2,5 GT/s e 5 GT/s, a largura de banda de x1 dessas conexões são 250 MB/s e 500 MB/s, respectivamente, em vez de 312,5 MB/s e 625 MB/s. Os dois bits adicionados são “desperdício” e consomem 20% da largura do canal de banda.

As versões 3.0, 4.0 e 5.0 do PCI Express usam um sistema de codificação diferente, chamado 128b/130b, que transmite cada dado de 128 bits como um número de 130 bits, o que oferece um desperdício muito mais baixo. Nestas versões, a conexão precisa somente de dois bits extras para transmitir 128 bits de dados, enquanto que as revisões anteriores necessitavam de 32 bits extras (dois a cada oito bits). Devido ao menor desperdício, o PCI Express 3.0 pode atingir o dobro da largura de banda do PCI Express 2.0 com um clock de 8 GT/s em vez de 10 GT/s.

O PCI Express 6.0 e o 7.0 utilizarão outro esquema de codificação.

Como já explicamos, o agrupamento de pistas permite que a largura de banda seja multiplicada pelo número de pistas utilizadas. Deste modo, uma conexão x8 com o PCI Express 3.0 terá uma largura de banda de 8 GB/s (1 GB/s x 8), enquanto uma conexão x16 com o PCI Express 3.0 terá uma largura de banda de 16 GB/s (1 GB/s x 16). Uma conexão x16 com o PCI Express 4.0 terá uma largura de banda de 32 GB/s (2 GB/s x 16), e assim sucessivamente.

[pagination="Slots e placas"]

A conexão PCI Express pode ser usada tanto na comunicação entre chips da placa-mãe quanto na comunicação com slots de expansão. As especificações técnicas do PCI Express permitem que os slots tenham tamanhos diferentes dependendo do número de pistas conectadas ao slot. Ver Figura 5. Isto permite que o espaço requerido na placa-mãe seja reduzido. Por exemplo, se um slot com conexão x1 for necessário, o fabricante da placas-mãe poderá usar um slot menor, economizando espaço na placa.

No entanto, slots maiores podem ter menos pistas que o diagrama mostrado na Figura 5. Por exemplo, várias placas-mãe têm slots de x16 conectados a pistas de x8, x4 ou até x1. Desta forma, com slots maiores é importante saber se o seu tamanho físco corresponde à sua velocidade. Alguns slots podem ter sua velocidade reduzida ao compartilhar suas pistas. O caso mais comum é o de placas-mãe com dois ou mais slots de x16. Em várias placas-mãe, existem apenas 16 pistas conectando os dois primeiros slots de x16 ao controlador PCI Express. Isto significa que, quando uma única placa de vídeo é instalada, ela terá uma largura de banda de x16 disponível, mas quando duas placas de vídeo são instaladas, cada placa de vídeo terá uma largura de banda de x8 disponível.

O manual da placa-mãe traz esta informação. No entanto, uma dica prática é olhar dentro do slot e verificar quantos contatos ele tem. Se você notar que os contatos em um slot PCI Express de x16 foram reduzidos à metade do número que deveria ser encontrado, isto significa que apesar de este slot ser fisicamente um slot x16, ele na verdade apresenta oito pistas (x8). Se você notar que este slot apresenta somente um quarto do número de contatos que deveria ser encontrado, você está vendo um slot x16 com apenas quatro pistas (x4). É importante entender que nem todos fabricantes de placas-mãe seguem este conceito; alguns ainda utilizam todos os contatos mesmo que o slot esteja conectado a um menor número de pistas. Conclusão: a melhor maneira de se obter a informação correta é consultando o manual da placa-mãe.

Não há como sabermos, a olho nu, qual é a versão de um slot PCI Express. Esta informação estará discriminada no manual da placa-mãe ou, em alguns casos, escrito próximo aos slots da placa-mãe.

Um fato pouco divulgado é que você pode instalar qualquer placa de expansão PCI Express em qualquer tipo de slot PCI Express. Por exemplo, você pode instalar placas de expansão de x1 em qualquer tipo de slot PCI Express, não precisando ser um slot x1. Desse modo, se você tiver uma placa de expansão de x4, mas sua placa-mãe não apresentar um slot PCI Express x4, você poderá instalar a placa de expansão em um slot x8 ou x16.

O mesmo acontece no caso de places maiores. Você pode instalar uma placa de vídeo x16 em um slot menor, por exemplo. No entanto, o slot deverá ter sua parte traseira aberta para que a placa de expansão maior caiba (nem todas as placas-mãe vêm com esta opção). A única desvantagem é que ela terá apenas a mesma largura de banda máxima que o slot. Então, se você instalar uma placa de vídeo x16 em um slot x4, ela terá disponível apenas um largura de banda x4. No entanto, este tipo de instalação pode ser útil em algumas situações, como é o caso de você montar um computador com várias placas de vídeo para ter vários monitores de vídeo disponíveis, e você não está preocupado com o desempenho em jogos.

As placas de expansão e os slots não precisam ser da mesma versão para funcionarem em conjunto, mas o desempenho poderá ser impactado. Para alcançar o máximo desempenho possível, a placa de expansão e o controlador PCI Express ao qual o slot está conectado devem ser da mesma revisão. Se você tiver uma placa de vídeo PCI Express 3.0 e instalá-la em um slot conectado a um controlador PCI Express 4.0, você será limitado pela largura de banda do PCI Express 3.0. Se a mesma placa for instalada em um sistema antigo com um controlador PCI Express de 2.0, o limite será ditado pela largura de banda do PCI Express 2.0.

Embora exista este potencial impacto no desempenho, essa possibilidade permite a instalação de placas de vídeo mais recentes em computadores mais antigos. No caso desse tipo de upgrade, o ponto crucial a ser observado não é a versão do PCI Express, mas sim se a fonte de alimentação da máquina suporta a nova placa de vídeo. Explicamos isto em mais detalhes em nosso vídeo “Posso instalar placa de vídeo “x” em minha placa-mãe?”.

Figura 5: Tipos de slot PCI Express

Figura 6: Detalhe dos slots PCI e PCI Express na placa-mãe

Figura 7: Diferenças entre os contatos de placas de vídeo PCI Express, AGP e PCI

Há uma tendência entre usuários comuns em chamar qualquer conector que exista em um computador de “entrada”. Esta denominação, no entanto, pode estar equivocada. Neste artigo, explicaremos a diferença entre entrada, saída e porta, de modo que você não cometa erros técnicos no dia a dia.

Só por que um equipamento tem um conector onde se encaixa um plugue, não significa necessariamente que este conector é uma “entrada”. Para que isto fique mais claro, basta fazermos uma analogia com uma máquina de lavar roupas. Neste equipamento, há uma entrada de água (limpa) e uma saída de água (suja). Logo, os conectores existentes em sua parte traseira podem ser uma entrada ou uma saída, e você deverá fazer a conexão com a tubulação correta.

Em computadores é a mesma coisa. A diferença é que em vez de água, temos dados, informações eletrônicas invisíveis e, por isso, de compreensão mais difícil por parte dos usuários.

Quando iniciamos o estudo da informática, aprendemos que computadores possuem dispositivos de entrada e dispositivos de saída. Dispositivos de entrada incluem teclados, mouses, scanners e microfones. Já dispositivos de saída abrangem monitores de vídeo, impressoras e fones de ouvido.

Dessa forma, um conector VGA em uma placa-mãe ou placa de vídeo será uma saída, pois dela saem dados para o monitor de vídeo. Com isto, é incorreto dizer “entrada VGA” neste caso. Da mesma forma, o conector para fones de ouvido presente no gabinete de computadores de mesa ou na lateral de notebooks é uma saída, pois dela sai um sinal de áudio. Similarmente, é incorreto dizer “entrada para fones de ouvido”. O sinal está saindo, não entrando.

Importante notar que “entrada” e “saída” dependem do ponto de vista do equipamento que estiver sendo analisado. Um conector VGA é uma saída do ponto de vista do computador, pois o sinal de vídeo dele sai. Porém, o conector VGA presente em um monitor de vídeo será uma entrada, pois o sinal de vídeo estará nele entrando.

Há, ainda, conectores no computador que são bidirecionais, isto é, dados podem tanto entrar quanto sair deles. É o caso das portas USB e do conector de rede cabeada. Dessa forma, tanto “entrada USB” quanto “saída USB” são termos incorretos, pois tal porta é bidirecional (opera nas duas direções). O mesmo ocorre com “entrada de rede” e “saída de rede”. Neste caso, termos neutros como “porta” ou “conector” devem ser utilizados.

Se você não souber se um conector é uma entrada ou uma saída, utilize tais termos, assim você não estará cometendo qualquer equivoco técnico.

[pagination="Introdução"]

Mesmo para nós que temos contato diário com os últimos lançamentos do mercado é difícil lembrar todos os codinomes que a Intel usa para seus chipsets e qual é o nome comercial que a Intel deu para cada um deles. Para o usuário comum é realmente complicado saber exatamente qual produto um artigo ou teste publicado em alguma publicação voltada a usuários entusiastas está falando e specialmente quando eles usam codinomes em vez do nome com o qual o produto foi lançado no mercado. Para ajudar a todo mundo (inclusive a nós mesmos), compilamos uma série de tabelas de consulta rápida contendo todos os codinomes que a Intel usa para seus chipsets e o nome comercial de cada um deles. Nesta página apresentamos os chipsets mais recentes, enquanto que nas próximas páginas falaremos sobre chipsets mais antigos.

[pagination="Chipsets para Pentium 4"]

Na tabela abaixo nós listamos os chipsets lançados para serem usados com processadores baseados na microarquitetura Netburst (isto é, Pentium 4 e processadores derivados deste), lançados entre 1999 e 2008.

[pagination="Chipsets mais antigos"]

• Chipsets para os processadores Pentium Pro, Pentium II e Pentium III

• Chipsets para o processador Pentium

• Chipsets para o processador 486

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Thunderbolt (conhecida anteriormente como “Light Peak” e desenvolvida em parceria entre a Intel e a Apple) é uma conexão externa que permite uma alta taxa de transferência de dados. Neste artigo, explicaremos tudo o que você precisa saber sobre ela.

As principais vantagens da conexão Thunderbolt são o uso de protocolos já existentes no mercado, em vez de um criar um novo protocolo, bem como o uso de padrões de conectores já existentes, facilitando a conexão de dispositivos. Por usar protocolos existentes, nenhum driver adicional precisa ser instalado no computador para que a conexão Thunderbolt funcione, e por usar conectores já existentes, a conexão Thunderbolt é compatível com dispositivos que utilizem o mesmo tipo de conector, mesmo que os dispositivos não sejam Thunderbolt.

Atualmente existem quatro versões da conexão Thunderbolt. As principais diferenças entre elas pode ser vista na Tabela 1.

Tabela 1: versões da conexão Thunderbolt

* Depende do controlador.

As versões 3 e 4 do Thunderbolt apresentam as mesmas capacidades máximas teóricas. Porém, em portas Thunderbolt 3, as capacidades usadas na prática dependem do chip controlador, ou seja, do equipamento, e isto gera um pouco de confusão e discrepância entre textos técnicos. Mais especificamente, portas Thunderbolt 3 podem usar duas pistas PCI Express 3.0 (16 Gbit/s) em vez de quatro (32 Gbit/s), e podem suportar apenas um único monitor de vídeo 4K em vez de dois. Portas Thunderbolt 4 sempre trazem quatro pistas PCI Express 3.0 e dois links DisplayPort, suportando dois monitores de vídeo 4K ou um de 8K. Ambas versões suportam o fornecimento de 15 W de potência e carga de dispositivos (USB PD) de até 100 W.

A conexão Thunderbolt 4 força o uso da virtualização VT-d, para a proteção contra uma vulnerabilidade de segurança conhecida como Thunderspy, que afeta as demais versões do Thunderbolt.

[pagination="Modos de operação"]

Portas Thunderbolt podem operar em vários modos diferentes:

• Modo USB: neste modo, a conexão Thunderbolt simplesmente funciona como uma porta USB tradicional. Desta forma, o dispositivo na outra ponta não precisa ser Thunderbolt.
• Modo DisplayPort: neste modo, a conexão Thunderbolt simplesmente funciona como uma porta DisplayPort. Desta forma, o dispositivo na outra ponta não precisa ser Thunderbolt. Como as portas Thunderbolt 3 e 4 usam um conector USB Tipo C, neste caso um adaptador será necessário para converter este conector em DisplayPort.
• Modo multifunção DisplayPort e USB: já neste modo, há uma conexão DisplayPort (normalmente utilizando menos pistas e, portanto, obtendo uma menor largura de banda) e uma conexão USB 3.2 Gen 2x1 (USB 3.1).
• Modo Thunderbolt: neste modo, o dispositivo conectado precisa ser Thunderbolt, suportando até quatro pistas PCI Express e até dois links DisplayPort.
• Modo de rede: portas Thunderbolt podem funcionar como portas Ethernet virtuais, permitindo a montagem de uma rede TCP/IP usando portas Thunderbolt de máquinas para a transferência de dados.

Cada porta Thunderbolt suporta seis (Thunderbolt 3 e 4) ou sete (Thunderbold 1 e 2) seis dispositivos, que são conectados em cascata, assim como ocorre na conexão USB, isto é, um dispositivo pode prover mais portas para que outros dispositivos sejam conectados. Um único dispositivo USB ou DisplayPort sem suporte a Thunderbolt pode ser instalado por porta, porém ele deverá ser o último da sequência, pois ele impedirá a instalação de mais periféricos Thunderbolt.

No caso de haver transferências de dados e de vídeo digital ao mesmo tempo, caso a largura de banda da porta Thunderbolt seja excedida, o tráfego de vídeo, que é mais sensível, será priorizado, e a velocidade do tráfego de dados será limitada.

[pagination="Cabos e conectores"]

É possível a conexão de monitores de vídeo HDMI, DVI e VGA a portas Thunderbolt através de adaptadores.

Como mencionamos, as conexões Thunderbolt 1 e 2 usam um conector DisplayPort (mini DP), enquanto que as conexões Thunderbolt 3 e 4 utilizam um conector USB Tipo C. Na Figura 1, você pode ver uma porta Thunderbolt 1 em uma placa-mãe.

Figura 1: porta Thunderbolt 1 em uma placa-mãe

Há dois tipos de cabo Thunderbolt: elétrico e óptico. Os cabos elétricos podem ter entre 10 cm e 3 m, enquanto os cabos ópticos podem ter mais de 10 m. O comprimento máximo dependerá do fabricante do cabo (fabricantes oferecem cabos ópticos Thunderbolt em diversos comprimentos) Portanto, o uso de um tipo de cabo ou outro dependerá apenas do comprimento desejado.

Uma vantagem das conexões Thunderbolt 1 e 2 é o fato de os cabos elétricos e ópticos utilizam o mesmo tipo de conector, o mini DisplayPort (mini DP). Como este é um conector elétrico, os cabos ópticos precisam ter um circuito nas pontas para converter sinais elétricos em sinais ópticos e vice-versa. Este circuito está embutido dentro da caixa retangular onde o conector está instalado. Ver Figura 3. Por causa disso, os cabos ópticos não são baratos.

Figura 2: cabo Thunderbolt 1/2 elétrico

Figura 3: cabo Thunderbolt 1/2 óptico

Figura 4: há um conversor elétrico para óptico dentro dessas caixas

O conector USB tipo C, utilizado por conexões Thunderbolt 3 e 4, pode ser visto na Figura 5.

Figura 5: conector USB Tipo C

Desde a sua criação, em 1996, a porta USB fornece tensão elétrica. Porém, a capacidade de fornecimento de corrente, que se traduz em consumo máximo que um dispositivo conectado à uma porta USB pode “puxar” dela, era inicialmente bastante limitada, fazendo com que a porta USB normalmente não pudesse alimentar ou recarregar a maioria dos dispositivos, fazendo com que eles necessitassem de alimentação externa.

As portas USB apresentam dois modos para a entrega de corrente para alimentação de dispositivos, um modo de baixa potência e um modo de alta potência, como podemos ver na Tabela 1.

Tabela 1: capacidades de corrente e potência de portas USB

Como você pode observar, os limites existentes são relativamente baixos.

Diante isto, o USB-IF lançou uma especificação para aumentar a capacidade de corrente e potência das portas USB, chamada Power Delivery ou simplesmente PD.

É importante notar que esta é uma especificação adicional, que independe da versão da porta em si, e existem vários níveis dentro dela. Assim, uma porta USB pode ou não trazer esta especificação e, quando implementada, fica a critério do fabricante do hardware estabelecer quais modos serão suportados.

O Power Delivery permite uma comunicação entre os dois dispositivos que estão interconectados para que eles verifiquem qual é o modo máximo suportado por eles. É desta forma que um smartphone, por exemplo, sabe quanto de corrente pode “puxar” de um carregador ou de uma porta USB de um computador. O motivo de um smartphone ser carregado mais rapidamente em um carregador do que em outro está justamente na capacidade de fornecimento de corrente (ou seja, no modo Power Delivery máximo, se existente) de cada carregador.

Se você conectar o seu smartphone a uma porta USB sem Power Delivery, ele vai demorar muito para ser carregado em comparação a uma porta USB ou carregador com Power Delivery, já que vai ser utilizada a corrente/potência padrão da porta USB, e não um dos modos de maior potência.

Além da porta USB ter de suportar o modo PD pretendido, o cabo que conecta os dois dispositivos também precisa ser compatível. Existem três tipos de cabo: cabo padrão (3 A), cabo de 5 A e cabo EPR. Os dois modos existentes são chamados SPR (Standard Power Range) e EPR (Extended Power Range).

Os modos Power Delivery existentes podem ser vistos na Tabela 2.

Tabela 2: modos USB Power Delivery (PD)

Como você pode reparar na Tabela 2, o principal macete utilizado pela especificação USB PD para conseguir entregar maior potência é o uso de tensões acima de 5 V (que é a tensão normalmente disponível em portas USB).

Com esses limites maiores, é possível até mesmo alimentar monitores de vídeos e impressoras através da porta USB, mas para isto tanto a porta USB quanto o dispositivo deverão suportar o modo PD pretendido.

Como o lançamento da versão 3.2 das portas USB, a USB-IF (Universal Serial Bus Implementers Forum), que é o consórcio formado por fabricantes de hardware que padroniza o barramento USB, resolveu alterar novamente a nomenclatura das portas USB 3.0 e 3.1.

O padrão 3.0 adicionou uma nova velocidade às portas USB, de 5 Gbit/s (500 MB/s; por causa da codificação 8b/10b usada, cada grupo de oito bits de dados é transmitido como dez bits no cabo e por isto a divisão por dez e não por oito na conversão de bits por segundo para bytes por segundo).

Já o padrão 3.1 adiciona uma velocidade acima, de 10 Gbit/s (1,2 GB/s; este padrão utiliza outro esquema de codificação chamado 128b/132b, onde 128 bits de dados são transferidos como 132 bits no cabo, por isto a conversão de bits por segundo em bytes por segundo é diferente do padrão anterior).

Mas pouco tempo depois do lançamento das portas USB 3.1, o USB-IF resolveu renomear as portas USB 3.0 para USB 3.1 Gen 1 e as portas USB 3.1 para USB 3.1 Gen 2, onde “Gen” significa “Geração”.

Com o lançamento das novas portas USB 3.2, o USB-IF resolveu renomear as portas USB 3.0 e 3.1 novamente, passando a chamá-las, respectivamente, de USB 3.2 Gen 1x1 e USB 3.2 Gen 2x1, além de trazer dois novos modos, USB 3.2 Gen 1x2 (10 Gbit/s ou 1,25 GB/s, não utilizado na prática) e USB 3.2 Gen 2x2 (20 Gbit/s ou 2,5 GB/s), este utilizando duas pistas (dois canais de comunicação) em paralelo, dobrando a largura de banda disponível.

Para complicar, o mercado chama as portas USB 3.2 Gen 1x1 e USB 3.2 Gen 2x1 simplesmente de USB 3.2 Gen 1 e USB 3.2 Gen 2, embora estes não sejam os nomes oficiais. E para complicar ainda mais, o padrão USB4 é grafado desta forma, sem espaço entre "USB" e o número. Para que facilitar se podemos complicar, não é mesmo?

Na tabela abaixo resumimos as nomenclaturas.

• Lista de compatibilidade (AMD)
• Lista de compatibilidade (Intel)

Não deixe de ler o teste:

[pagination="Introdução"]

Se você comprar um processador topo de linha, todos vão recomendar que você utilize uma placa-mãe também topo de linha. Mas será que há perda de desempenho ao utilizar uma placa-mãe mais em conta? Vamos descobrir.

Você com certeza já ouviu alguém dizer algo como "Meu computador é um Core i7" ou "Eu tenho um computador Ryzen 7". Obviamente, o processador é o componente mais importante de um computador, por executar os programas e controlar os demais componentes, mas a memória, dispositivos de armazenamento, placa de vídeo, e outras peças interferem no desempenho e podem ser a diferença entre um computador lento e outro rápido.

A placa-mãe é um caso à parte, pois ela tem como função principal conectar o processador aos demais componentes do computador, como memória RAM, placa de vídeo e dispositivos de armazenamento. A segunda função da placa-mãe é fornecer energia elétrica a todos os componentes, já que ela possui circuitos (chamados reguladores de tensão) que recebem a tensão proveniente da fonte de alimentação, adequam às necessidades de cada componente e entregam energia elétrica na medida para cada um um deles.

Nos computadores atuais, alguns componentes, como a memória RAM e a placa de vídeo, são ligados diretamente ao processador. Todos os demais componentes, como áudio, rede, portas SATA e portas USB são ligados ao processador utilizando como intermediário um circuito integrado chamado chipset (há algumas exceções: pode haver uma placa de vídeo ligada por intermédio do chipset e portas USB ligadas direto ao processador, em alguns casos).

A Figura 1 mostra o diagrama de blocos para o chipset Z390, um dos mais recentes disponíveis para a plataforma principal da Intel. Note como alguns dispositivos são ligados diretamente ao processador e, outros, ao chipset.

Figura 1: diagrama de blocos do chipset Z390

Como o chipset tem a função "apenas" de prover comunicação entre o processador e vários dispositivos, costuma-se afirmar que, em teoria, o chipset não interfere no desempenho do computador, mas apenas na quantidade de recursos disponíveis. Por exemplo, um chipset básico pode não suportar o recurso de RAID (clique aqui caso não sabia o que é isso), enquanto um chipset topo de linha oferece este benefício.

A atual plataforma principal da Intel utiliza o soquete LGA1151 e suporta os processadores Core i de oitava e nona geração. Esta plataforma dispõe dos chipsets H310 (o mais básico), B360, B365, Q370, H370, Z370 e Z390 (o mais completo). A principal diferença entre estes chipsets está na quantidade de portas SATA, portas USB e pistas PCI Express disponíveis, além do suporte ou não a recursos como RAID, overclock, etc.

Assim, via de regra, um chipset mais básico como o H310 é utilizado em placas-mãe de baixo custo, enquanto um chipset topo de linha como o Z390 é utilizado em placas-mãe mais caras e cheias de recursos. Note que o chipset vem soldado na placa-mãe e é impossível trocar um modelo por outro; se você tem uma placa-mãe com o chipset H310 e quer usar o chipset Z370, precisa trocar a placa-mãe.

Tudo isso pode lhe levar a crer que o chipset é a única peça importante da placa-mãe. Mas, como mencionamos anteriormente, a segunda função da placa-mãe é fornecer energia para os componentes. Assim, outro fator a ser avaliado em uma placa-mãe são os seus circuitos reguladores de tensão. Destes, o mais importante é o circuito regulador de tensão do processador. Já publicamos um tutorial chamado "Tudo o que você precisa saber sobre o circuito regulador de tensão da placa-mãe", onde abordamos este tema em profundidade.

Na maioria dos casos, placas-mãe de entrada trazem um chipset básico e um circuito regulador de tensão bem simples, enquanto placas-mãe topo de linha trazem o chipset mais avançado e um circuito regulador de tensão de alta potência, qualidade e durabilidade. Placas-mãe voltadas a overclock trazem circuitos reguladores de tensão de altíssima qualidade.

Os componentes do regulador de tensão são relativamente caros, então é bem provável que você não verá um circuito regulador de tensão de alta qualidade em uma placa-mãe de entrada.

Até pouco tempo atrás, todos os processadores trabalhavam em uma frequência fixa (ou mais de uma frequência, com valores pré-definidos) e a placa-mãe, o chipset e o regulador de tensão não tinham influência sobre o real desempenho do processador. Se você instalasse um processador muito potente em uma placa-mãe cujo regulador de tensão não conseguisse fornecer a energia necessária, simplesmente não funcionaria: ou a placa-mãe se desligaria, ou poderia até queimar.

Porém, nos processadores atuais, tanto da Intel quanto da AMD, o clock no qual o processador efetivamente trabalha é ajustado o tempo todo com base em vários fatores, como a carga de trabalho dos núcleos, o número de núcleos sendo utilizados, a temperatura do processador, a potência elétrica consumida pelo processador e temperatura do circuito regulador de tensão. Com isso, o real desempenho de um processador pode ser impactado por fatores como a qualidade do cooler utilizado, a ventilação do gabinete e a qualidade do regulador de tensão da placa-mãe.

Para verificarmos isso na prática, rodamos testes em três processadores diferentes, todos compatíveis com a mesma plataforma: o Core i9-9900K (8 núcleos, 16 threads, clock máximo de 5,0 GHz e TDP de 95 W), o Core i7-8086K (6 núcleos, 12 threads, clock máximo de 5,0 GHz e TDP de 95 W), e o Core i3-8100 (4 núcleos, 4 threads, clock de 3,6 GHz e TDP de 65 W), utilizando duas placas-mãe de faixas de preço bem diferentes: uma ASUS PRIME H310M-E/BR e uma ASRock Z390 Extreme4. A escolha destas placas-mãe foi baseada apenas no fato de serem dois modelos com os chipsets desejados que estavam à nossa disposição, de forma que não estamos interessados na marca ou no modelo específico, mas no fato de uma ser uma placa-mãe de baixo custo, baseada no chipset H310 e com um regulador de tensão básico, e a outra baseada no chipset Z390 e dotada de um regulador de tensão topo de linha.

Na Figura 1 vemos ASUS PRIME H310M-E/BR, que é baseada no chipset H310 e utiliza um circuito regulador de tensão de quatro fases.

Figura 2: a ASUS PRIME H310M-E/BR

A Figura 2 mostra a ASRock Z390 Extreme4, placa-mãe baseada no chipset Z390 e que traz um circuito regulador de tensão de 14 fases.

Figura 3: a ASRock Z390 Extreme4

Rodamos vários testes de medida do desempenho "bruto" do processador, utilizando o vídeo integrado dos processadores em todos os testes. Note que não tínhamos interesse em comparar o desempenho de um processador com o do outro, mas sim o desempenho do mesmo processador com uma placa-mãe mais barata e com um modelo bem mais caro.

[pagination="Como testamos"]

Durante nossas sessões de teste, usamos a configuração listada abaixo. Entre as sessões de teste, os únicos componentes variáveis foram os processadores e placas-mãe sendo testados.

Nós utilizamos um sistema de refrigeração líquido para que a temperatura do processador influenciasse o mínimo possível nos testes de desempenho.

Configuração de hardware

• Placa-mãe (Z390): ASRock Z390 Extreme4
• Placa-mãe (H310): ASUS PRIME H310M-E/BR
• Cooler do processador: GamerStorm MAELSTROM 120T
• Memória: 16 GiB, dois módulos DDR4-3400 Geil de 8 GiB configurados a 2666 MHz
• Unidade de boot: Samsung 960 EVO de 500 GiB
• Placa de vídeo: vídeo integrado
• Monitor de vídeo: Philips 236VL
• Fonte de alimentação: EVGA 750 BQ
• Gabinete: Lian-Li PC-T60

Configuração do sistema operacional

• Windows 10 Home 64 bit
• NTFS
• Resoluçao de vídeo: 1920 x 1080

Software utilizado

• Blender
• Cinebench R15
• Handbrake
• PCMark 10
• V-Ray Benchmark

Margem de erro

Adotamos uma margem de erro de 3%. Assim, diferenças abaixo de 3% não são consideradas relevantes. Em outras palavras, produtos com diferença de desempenho abaixo de 3% são considerados tendo desempenhos equivalentes.

[pagination="Testes de desempenho"]

PCMark 10

O PCMark 10 é um programa de teste de desempenho que utiliza aplicativos reais para medir o desempenho do computador. Rodamos o teste padrão, que inclui testes de abertura de programas, navegação na internet, digitação de textos, edição de fotos, conversa por vídeo, edição de vídeo, vídeo conferência e renderização. Vamos analisar os resultados.

No teste do PCMark 10, o Core i9-9900K foi 9% mais rápido na placa-mãe com chipset H310 do que na que usa o Z390. Já o Core i7-8086K foi 10% mais rápido na H310 do que na Z390. O Core i3-8100 foi 9% mais rápido na H310 do que na Z390.

Cinebench R15

O Cinebench R15 é baseado no software Cinema 4D. Ele é muito útil para medir o ganho de desempenho obtido pela presença de vários núcleos de processamento ao renderizar imagens 3D pesadas. Renderização é uma área onde ter um maior número de núcleos de processamento ajuda bastante, pois normalmente esse tipo de software reconhece vários processadores (o Cinebench R15, por exemplo, reconhece e utiliza até 256 núcleos de processamento).

Já que estamos interessados em medir o desempenho de renderização, rodamos o teste CPU, que renderiza uma imagem “pesada” utilizando todos os processadores ou “núcleos” – tanto reais quanto virtuais – para acelerar o processo. O resultado é dado como uma pontuação.

No Cinebench R15, o Core i9-9900K foi 13% mais rápido na placa-mãe ASRock Z390 Extreme4 do que na ASUS PRIME H310M-E/BR. Já o Core i7-8086K e o Core i3-8100 obtiveram o mesmo desempenho nas duas placas-mãe.

Blender

O Blender é um programa de renderização de imagens e filmes que utiliza todos os núcleos do processador. Utilizamos o programa para renderizar uma imagem pesada em um projeto chamado Gooseberry Benchmark. O gráfico abaixo apresenta o tempo em segundos gasto na renderização, de forma que, quanto menor o valor, melhor.

No Blender, o Core i9-9900K foi 28% mais rápido na placa-mãe com chipset Z390 do que na que usa o H310. Já o Core i7-8086K foi 9% mais rápido na Z390 do que na H310. O Core i3-8100 obteve desempenho similar com as duas placas-mãe.

Handbrake

O HandBrake é um programa de conversão de vídeo de código aberto. Convertemos um vídeo .mov de seis minutos em resolução Full HD em um arquivo .MP4, utilizando o perfil de saída “Fast 1080p30”.

Os resultados estão em segundos, de forma que valores mais baixos são melhores.

No Handbrake, o Core i9-9900K foi 24% mais rápido na placa-mãe com chipset Z390 do que na que usa o H310. Já o Core i7-8086K foi 4% mais rápido na Z390 do que na H310. O Core i3-8100 obteve desempenho similar com as duas placas-mãe.

V-RAY

O V-Ray Benchmark é uma ferramenta de medição de desempenho do processador e da placa de vídeo em tarefas de renderização de imagem. Ele renderiza duas imagens, uma utilizando o processador (CPU) e outra a placa de vídeo (GPU). Rodamos o teste nos processadores testados e comparamos o tempo gasto no teste CPU no gráfico abaixo.

No V-Ray Benchmark, o Core i9-9900K foi 19% mais rápido na ASRock Z390 Extreme4 do que na ASUS PRIME H310M-E/BR. Já o Core i7-8086K foi 3% mais rápido na Z390 do que na H310. O Core i3-8100 obteve desempenho similar com as duas placas-mãe.

[pagination="Conclusões"]

Primeiramente, algumas considerações sobre o teste com o PCMark 10. Achamos o resultado deste teste bastante incomum, pois os três processadores foram mais rápidos na placa-mãe mais barata do que na mais cara. Refizemos os testes para verificar se não havia algum problema de montagem ou configuração, mas os resultados foram os mesmos, o que nos leva a crer que há algum bug envolvendo a compatibilidade deste programa com uma das duas placas-mãe, ou com algum driver. Pensamos em ignorar estes dados por conta disto, mas preferimos trazê-los neste artigo para manter a ética científica, afinal não podemos descartar dados só porque não temos uma explicação para eles.

Quanto aos demais resultados, verificamos que o desempenho do Core i3-8100 não foi influenciado pela troca de placa-mãe. Isto faz sentido, já que este modelo de processador não utiliza a tecnologia Turbo Boost, que ajusta o clock do processador em tempo real baseado em fatores como tipo de carga de trabalho, número de núcleos ativos, corrente e potência estimadas e temperatura do processador, segundo a própria Intel. Nesse processador, o clock é mantido fixo em 3,6 GHz todo o tempo em que o processador está sendo exigido, independente da placa-mãe.

Já no caso dos processadores Core i7-8086K e Core i9-9900K, a coisa muda de figura. Estes processadores têm em suas características listadas, dois clocks: o clock base e o clock turbo máximo (no caso do Core i9-9900K, 3,6 GHz e 5,0 GHz respectivamente).

Assim, o clock no qual o processador vai efetivamente trabalhar é um valor entre estes dois, e vai ser definido a cada momento baseado nos fatores citados anteriormente (número de núcleos em uso, potência consumida, temperatura do processador, etc). Desta forma, uma placa-mãe que possa fornecer mais energia ao processador, bem como um sistema de refrigeração mais eficiente, vai permitir que o processador trabalhe com um clock mais alto por mais tempo.

Na verdade, a placa-mãe "informa" ao processador quais os parâmetros de potência e temperatura que ele deve seguir como limites; quanto mais altos esses limites, maior será o clock no qual o processador vai efetivamente trabalhar. Em placas-mãe voltadas a overclock, você pode inclusive alterar estes parâmetros no setup da placa-mãe.

Por isso, os processadores Core i7 e Core i9 ofereceram maior desempenho quando instalados na placa-mãe mais cara. E ainda pudemos notar que o Core i9-9900K, que possui mais núcleos do que o Core i7-8086K, obtém um ganho de desempenho maior do que o outro modelo, justamente porque a maior quantidade de núcleos faz com que ele seja mais dependente da capacidade de fornecimento de energia elétrica da placa-mãe e de dissipação de calor do cooler.

Outra coisa que fica clara é que a diferença de desempenho é maior nas tarefas mais demoradas, como o Blender. Isto é compreensível pois, em tarefas rápidas (como o Cinebench), não há tanto aquecimento dos circuitos.

Vale lembrar ainda que, se você fizer overclock no processador, estará desabilitando o Turbo Boost e, em vez do processador variar o clock de acordo com todas essas variáveis, ele vai trabalhar sempre no valor que você fixou. É por isso que placas-mãe com circuito regulador de tensão de alta qualidade são mais recomendadas para overclock.

Assim, as conclusões que chegamos com estes testes são claras: em processadores mais básicos, que não exigem tanto em termos de energia e aquecimento, a escolha da placa-mãe tem pouca ou nenhuma influência no desempenho. Já em processadores topo de linha, o uso de uma placa-mãe de entrada pode causar uma sensível redução no desempenho.

[pagination="Introdução"]

Muitos usuários ficam inseguros na hora de escolher uma placa-mãe para saber se ela é ou não compatível com o processador que eles escolheram. Neste tutorial ensinaremos a você a como saber se uma determinada placa-mãe é compatível com um determinado processador.

Para um processador ser compatível com uma placa-mãe, existem três compatibilidades que devem ser obedecidas simultaneamente: a compatibilidade do soquete do processador, a compatibilidade elétrica e a compatibilidade lógica. Vamos a elas.

Compatibilidade do soquete

A compatibilidade mais óbvia e mais fácil de identificar é a compatibilidade do soquete: tanto o processador quanto a placa-mãe têm de usar o mesmo soquete.

Por exemplo, os processadores da série Ryzen atualmente utilizam o soquete AM4 e, portanto, são compatíveis apenas com placas-mãe que utilizem este tipo de soquete.

Da mesma forma, processadores Core i de oitava geração utilizam o soquete LGA1151 e, portanto, requerem uma placa-mãe com este tipo de soquete.

Mas apenas a compatibilidade de soquete não é suficiente: ela diz respeito apenas ao fato de o processador encaixar na placa-mãe. Os outros dois tipos de compatibilidade (elétrica e lógica) também precisam ser respeitados, e o soquete LGA1151 é um excelente exemplo disso, como explicaremos em seguida.

Para saber qual é o soquete utilizado por um determinado processador, consulte a tabela presente em nosso tutorial “Lista completa de soquetes de processadores”.

[pagination="Compatibilidade elétrica"]

A compatibilidade do soquete diz apenas se o processador encaixa ou não no soquete existente na placa-mãe, isto é, se o processador e a placa-mãe são mecanicamente compatíveis. Em seguida, precisamos saber se a placa-mãe é eletricamente compatível com o processador.

Esta compatibilidade pode ter diversos motivos, como o processador requerer determinados sinais que placas-mãe mais antigas não são capazes de prover ou então o processador necessitar de um regulador de tensão mais elaborado.

Ao longo da história dos computadores pessoais já tivemos alguns exemplos de incompatibilidade deste tipo. Atualmente (2018), o caso mais comum é entre processadores e placas-mãe que utilizam o soquete LGA1151.

Processadores Core i de sexta (Skylake), sétima (Kaby Lake), oitava (Coffee Lake) e nona (Coffee Lake) geração utilizam este tipo de soquete, mas placas-mãe soquete LGA1151 baseadas nos chipsets série 100 e 200 não são compativeis com processadores Core i de oitava e nona geração, assim como placas-mãe soquete LGA1151 basedas nos chipsets da série 300 são compatíveis apenas com processadores Core i de oitava e nona geração. Resumimos isto na tabela abaixo.

Para os demais soquetes existentes, atualmente você não precisa se preocupar com este tipo de compatibilidade.

[pagination="Compatibilidade lógica"]

Após você descobrir que um processador e uma placa-mãe são compatíveis do ponto de vista mecânico e elétrico, você precisa descobrir se eles são compatíveis do ponto de vista lógico, isto é, se o BIOS da placa-mãe é compatível com o processador.

O que muitas vezes acontece é a placa-mãe ter sido lançada antes de um determinado modelo de processador ser lançado, e ela só se torna compatível com este processador após um processo de atualização do BIOS.

Para saber se a placa-mãe é ou não compatível com um determinado processador, busque no Google pelo seguinte: “<marca da placa-mãe> <modelo da placa-mãe> CPU compatibility list”. O primeiro resultado deverá ser a página de suporte do fabricante da placa-mãe contendo a lista de processadores compatíveis com a placa-mãe e indicando, ainda, a partir de qual versão do BIOS o processador é compatível com a placa-mãe.

Se o seu processador for compatível com a placa-mãe desde a primeira versão do BIOS, não há com o que se preocupar: os dois funcionarão juntos de primeira.

Mas se um processador só for compatível a partir de uma determinada versão de BIOS, você deverá descobrir com o lojista qual é a versão do BIOS que vem na placa-mãe que você está comprando. Se você já tem a placa-mãe em mãos, muitas vezes há uma etiqueta sobre o chip do BIOS indicando a versão. Outra alternativa, especialmente se for o caso de um upgrade de processador de um computador que você já tenha, é você ligar o computador e verificar a versão do BIOS através da tela de autoteste do computador (a primeira tela que aparece quando você liga o computador), através do setup da placa-mãe ou então através do software de atualização de BIOS.

Se você instalar um processador em uma placa-mãe que tenha um BIOS incompatível (desatualizado), duas coisas podem ocorrer. O computador pode ligar, mas detectando o modelo incorreto de processador instalado, ou então pode simplesmente não ligar.

Para resolver este problema de compatibilidade, você terá de fazer o seguinte:

1. Instalar um processador antigo, compatível com a placa-mãe, caso o computador não ligue
2. Fazer a atualização do BIOS para a última versão (veja como em nosso tutorial)
3. Trocar o processador pelo modelo novo que você comprou

Se você estiver montando um computador novo, é pouco provável que você tenha um processador antigo compatível com a sua placa-mãe disponível em casa. Por isso, você precisará da ajuda de algum amigo que tenha um processador antigo compatível com a placa-mãe ou levar o processador e a placa-mãe a alguma assistência técnica para eles poderem fazer esta atualização do BIOS. Se você comprar a placa-mãe em uma loja física, pode ser que eles façam essa atualização para você, se você pedir.

[pagination="Introdução"]

Nem todos os capacitores eletrolíticos são fabricados da mesma forma. Os capacitores japoneses são melhores, pois protegem os equipamentos do infame problema de vazamento, estufamento ou até mesmo explosão que afeta capacitores eletrolíticos de baixa qualidade. Neste tutorial ensinaremos a você como reconhecer capacitores eletrolíticos japoneses, de forma a identificar placas-mãe e fontes de alimentação que usem componentes de qualidade superior.

O presente tutorial é uma continuação do tutorial “Tudo o que você precisa saber sobre os capacitores da placa-mãe”, portanto recomendamos que você leia este outro tutorial antes de prosseguir.

Identificar capacitores sólidos e SMD é fácil, já que o aspecto físico deles é completamente diferente, conforme discutido em nosso outro tutorial. Mas como saber se um capacitor eletrolítico é ou não japonês?

A principal dificuldade é que capacitores não trazem a tradicional frase “Made in” ou similar impressa em seus invólucros. Isto dificulta bastante o processo de descoberta do país de origem do capacitor. Vários fabricantes não imprimem nem mesmo o seu nome, apenas a sua logomarca. Algumas vezes nem mesmo isso! Algumas logomarcas têm o nome do fabricante (por exemplo, a Sanyo), mas na maioria dos casos elas não têm (veja um exemplo real na Figura 1)! Alguns fabricantes imprimem apenas a série do capacitor, e você terá de ser bem esperto para saber que o nome impresso é uma série e você terá de descobrir o fabricante por conta própria!

Figura 1: Marcações típicas em um capacitor eletrolítico

Se você conseguir descodificar a logomarca do fabricante ou saber que empresa é dona de uma série de capacitores você conseguirá descobrir o país de origem do componente, sabendo em que lugar do mundo o fabricante está situado. Parece complicado? E é. Para a maioria das pessoas esta é uma missão impossível.

Mas não se preocupe. Nosso objetivo neste tutorial é oferecer a você uma tabela contendo os fabricantes japoneses mais comuns e como identificar seus capacitores. Claro que existem mais fabricantes japoneses, mas listaremos aqui apenas os tipicamente encontrados em peças de hardware, especialmente em fontes de alimentação e placas-mães, que são os dois componentes onde as pessoas mais se preocupam com a qualidade dos capacitores eletrolíticos. Nós também publicaremos tabelas com os capacitores taiuaneses e chineses mais comuns para evitar perguntas do tipo “eu tenho um capacitor com as marcações XXX e ele não está na lista, ele é japonês?”.

[pagination="Lista de capacitores japoneses"]

Nós compilamos abaixo uma pequena tabela listando os fabricantes japoneses de capacitores eletrolíticos mais comuns que você encontrará em placas-mães e fontes de alimentação. Nós também incluímos suas marcações típicas (já que alguns deles não imprimem seus nomes nos capacitores) e também incluímos fotos mostrando exemplos de capacitores japoneses dessas marcas. Há uma importante exceção. Os capacitores da Toshin Kogyo (TK), apesar de serem de uma marca japonesa, são na verdade fabricados pela OST, que é uma empresa Taiuanesa.

Figura 2: Capacitor típico da Chemi-Con (logomarca de um escudo vazado, quase um retângulo vazio)

Figura 3: Capacitores da Panasonic (logomarca [M], que significa Matsushita)

Figura 4: Capacitores da Sanyo

Figura 5: Capacitores da Rubycon

Figura 6: Capacitores da Toshin Kogyo (Marcações TK), apesar de a marca ser japonesa, esses capacitores são taiuaneses

[pagination="Lista de capacitores taiuaneses e chineses"]

Se um capacitor não estiver na lista da página anterior provavelmente significa que ele é um capacitor taiuanês ou chinês. Abaixo compilamos uma pequena lista dos fabricantes de capacitores eletrolíticos mais comuns encontrados em placas-mães e fontes de alimentação. Esta lista está longe de ser uma lista completa, e você pode nos ajudar listando outras marcas de capacitores comumente encontrados em peças de hardware nos comentários deste tutorial, com o nome e o site do fabricante, se possível. Nós tentaremos atualizar esta lista sempre que pudermos.

Dica: o fórum do site Badcaps.net é um excelente local para a pesquisa de marcas desconhecidas.

Figura 7: Logomarca da Samyoung

[pagination="Introdução"]

Capacitores eletrolíticos de baixa qualidade podem vazar, estufar ou explodir, danificando a sua placa-mãe. Neste tutorial, explicamos porque esse problema ocorre e damos dicas sobre como identificar capacitores de melhor qualidade.

Veja o problema causado por capacitores de baixa qualidade nas Figuras 1 a 4. Basicamente, o capacitor começa estufando (Figura 1), até um ponto em que sua “tampa” metálica superior abre e o fluido eletrolítico começa a vazar (Figura 2). Em casos extremos, a abertura da tampa superior pode ocorrer de forma abrupta, o que faz com que o capacitor exploda, como ocorreu na Figura 3. Repare nesta figura como o capacitor do meio está aberto, com seu interior à mostra, com parte de seu material interno tendo ficado com uma consistência parecida com a de uma lã. Já presenciamos também capacitores que vazaram por sua parte “de baixo” (perto de seus terminais), corroendo a placa-mãe. É o caso dos capacitores da Figura 4.

Figura 1: capacitores estufados

Figura 2: capacitores estufados, começando a vazar

Figura 3: capacitor que explodiu

Figura 4: capacitores que vazaram, corroendo a placa-mãe

Se você se deparar com uma situação como essa, pode facilmente substituir os capacitores, tarefa que qualquer técnico em eletrônica é capaz de efetuar e, portanto, não falta mão de obra especializada no mercado.

Antes de falamos sobre os tipos de capacitor eletrolítico que você poderá encontrar em placas-mãe e fontes de alimentação, vamos explicar porque os problemas de vazamento, estufamento e explosão ocorrem.

[pagination="A raiz do problema"]

A principal função de um capacitor é armazenar cargas elétricas. A quantidade de cargas elétricas que um capacitor pode armazenar é dada em uma unidade chamada coulomb. A capacitância de um capacitor é a quantidade de cargas elétricas que ele consegue armazenar quando uma tensão de um volt é aplicada a seus terminais, dada em uma unidade chamada farad (F). Os capacitores usados em equipamentos eletrônicos têm capacitância muito abaixo de 1 farad, normalmente na ordem de picofarad (pF, que equivale a 0,000.000.000.001 F) para capacitores cerâmicos, na ordem de nanofarad (nF, que equivale a 0,000.000.001 F) para capacitores de poliéster e na ordem de microfarad (µF, que equivale a 0,000.001 F) para capacitores eletrolíticos. 

Os capacitores são fabricados colocando-se duas placas metálicas paralelas com um material chamado dielétrico entre elas. A depender do material dielétrico o capacitor pode armazenar mais ou menos cargas elétricas e esse material usado determina o tipo do capacitor. Como você pode ver no parágrafo anterior, os capacitores eletrolíticos podem armazenar mais cargas elétricas do que os capacitores de poliéster, que por sua vez armazenam mais cargas elétricas do que os capacitores cerâmicos. Tenha em mente que um capacitor que consegue armazenar mais cargas elétricas não é melhor do que um capacitor que consegue armazenar menos cargas elétricas. Cada capacitância tem uma aplicação diferente.

Os capacitores eletrolíticos são feitos com duas placas de alumínio paralelas com um material absorvente embebido em um eletrólito (ou seja, material líquido) entre elas – daí o nome deste tipo de capacitor. Feito isso, este “sanduíche” é enrolado.

O problema todo dos capacitores eletrolíticos é que o eletrólito tende a secar, degradando o capacitor (ou seja, fazendo com que ele perca sua capacidade de armazenamento), causando mau funcionamento no circuito onde ele está instalado. Por exemplo, um dos mais populares usos dos capacitores eletrolíticos é em circuitos de filtragem e se o capacitor estiver com problema a filtragem simplesmente não acontecerá, o que causará problemas no funcionamento do circuito após o estágio de filtragem. Uma fonte de alimentação para PCs com um circuito de filtragem ruim fornecerá tensões com um alto nível de flutuação causando mau funcionamento ou até mesmo queimando sua placa-mãe, discos rígido, etc.

Como você pode imaginar, o líquido dentro do capacitor secará apenas se o capacitor não for perfeitamente selado e/ou se o capacitor for exposto a altas temperaturas (nossa definição de alta temperatura é qualquer coisa acima da temperatura ambiente de 25 °C).

Mas este não é o único problema que pode ocorrer. Se o capacitor não for perfeitamente selado o líquido interno pode vazar, podendo até mesmo corroer a placa de circuito impresso onde o capacitor está instalado.

Além disso, o eletrólito dentro do capacitor pode vaporizar quando o capacitor é exposto a altas temperaturas (ou se uma tensão maior do que a máxima permitida for aplicada), criando uma pressão no invólucro do capacitor, fazendo com que ele “estufe” ou até mesmo exploda, como mostrado na página anterior.

Todos os capacitores têm uma marcação de temperatura e tensão. A temperatura é normalmente rotulada a 85 °C ou 105 °C. Esses números devem ser maiores do que os valores que serão usados, quanto maior melhor. Se a temperatura ambiente exceder a temperatura estampada no invólucro do capacitor o problema mencionado acima pode ocorrer. Mas é claro que durante o uso normal de um circuito isto não acontecerá, a menos que alguém instale por engano um capacitor com especificações erradas.

Os dois principais problemas com os capacitores eletrolíticos são o uso de uma selagem ruim e/ou de um eletrólito ruim. Uma selagem ruim fará com que o eletrólito vaze ou evapore, enquanto que o uso de um eletrólito ruim pode resultar em várias coisas, sendo que a mais comum é a sua vaporização em temperaturas mais baixas do que a temperatura impressa na etiqueta do capacitor (fazendo com que o capacitor “estufe” ou exploda), ou corroendo uma selagem de baixa qualidade e vazando.

Os capacitores eletrolíticos japoneses são notoriamente conhecidos por serem acima da média no que diz respeito à qualidade (uso de bons eletrólitos e boas selagens), enquanto que os capacitores chineses têm uma péssima reputação devido a utilização de eletrólitos e selagens de baixa qualidade, o que pode resultar nos problemas descritos. Os capacitores sólidos também são imunes aos problemas citados já que eles oferecem a melhor selagem possível.

[pagination="Tipos de capacitores eletrolíticos"]

Capacitores eletrolíticos encontrados em placas-mãe podem ser de basiscamente de três tipos, listados do pior para o melhor:

• Capacitores eletrolíticos tradicionais: como os mostrados nas fotos da primeira página. Se possível, escolha uma placa-mãe que use capacitores eletrolíticos japoneses, que são de melhor qualidade e praticamente imunes aos problemas descritos, conforme explicado na página anterior. Leia nosso tutorial “Como identificar capacitores eletrolíticos japoneses” para aprender a identificá-los. Na seção de áudio da placa-mãe, alguns fabricantes utilizam capacitores eletrolíticos de alta qualidade fabricados especificamente para equipamentos de som.
• Capacitores eletrolíticos “sólidos”: são capacitores eletrolíticos com um encapsulamento “sólido”, como você pode ver na Figura 5. Este encapsulamento oferece maior resistência aos problemas descritos neste tutorial. Apesar de tecnicamente não serem “sólidos”, já que a única diferença deles para os capacitores eletrolíticos tradicionais é a carcaça e, portanto, o seu “miolo” não é sólido, eles são informalmente chamados dessa maneira.

Figura 5: capacitor eletrolítico com encapsulamento “sólido”

• Capacitores SMD: não são capacitores eletrolíticos e por isso não apresentam os problemas relatados na página anterior. São conhecidos por vários nomes diferentes, como SMD (Surface Mounting Device ou dispositivo de montagem em superfície), de tântalo (seu material de construção), Hi-c, polímero altamente condutivo ou “capacitores de especificação militar”. É o tipo a ser escolhido por usuários que demandam apenas “o melhor do melhor”. Ver Figura 6.

Figura 6: capacitores SMD de tântalo (componentes retangulares com “470” escrito)

Para se aprofundar no assunto, recomendamos que você leia:

• Tutorial “Como identificar capacitores eletrolíticos japoneses”
• Tutorial “Tudo o que você precisa saber sobre o circuito regulador de tensão da placa-mãe”
• Livro “Eletrônica”
• Site Badcaps.net