Placas-mãe de entrada limitam o desempenho?

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.