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Placas-mÃe

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Placas Mãe - Motherboards

O PC e a Placa-mãe são fortemente relacionados. Os componentes nela presentes determinam questões como compatibilidade, estabilidade e também longevidade da máquina.

Ela é que deve garantir que todos os seus dispositivos intercomuniquem. Acima de tudo, ela possui a eletrônica necessária para fazer o processador funcionar corretamente. Ambos são extremamente dependentes um do outro. Sem o processador a placa-mãe não consegue realizar nenhuma de suas tarefas básicas e obviamente um processador sem placa-mãe não passa de peso de papel.

Uma placa-mãe determina que tipo de dispositivo pode ser incorporado ao PC. Não existem placas-mãe universais que permitam utilizar qualquer processador do mercado, qualquer tipo de memória e qualquer tipo de placa de expansão. Os mínimos detalhes são determinados pela placa-mãe. Normalmente uma placa mãe contém a CPU, BIOS, memória, portas seriais, paralelas e USB, slots de expansão e o todos controladores que controlam os periféricos padrões, como o teclado e drive de disquete. Todos estes controladores residem em um único conjunto de chips, ou seja, o chipset. Nesta monografia iremos desmembrar a placa-mãe, mostrar e explicar quais os itens que fazem da placa-mãe o centro do PC.

Layout básico de uma placa mãe:

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O chipset

Chipset é um termo empregado para designar um único componente, mas que quer dizer "conjunto de circuitos integrados". A aplicação do termo não se restringe às placas-mãe, mas em todo dispositivo em que cumpra a função principal. O Chipset é a base para implementação das vias de comunicação entre periféricos e subsistemas da placa-mãe. Basicamente o chipset é um roteador de comunicação que permite os periféricos comunicarem-se com o processador. O chipset trabalha não somente com o processador mas também com a interface AGP auxiliando o acesso da interface com a memória principal ou RAM.

Compostos basicamente por dois circuitos integrados denominados North Bridge e South Bridge , nomeclatura de carácter simbólico, cuja única justificativa é o posicionamento relativo nos diagramas de blocos dos subsistemas de uma placa-mãe.

<div class='bbimg'>%7Boption%7Dhttp://www.placasmae.hpg.ig.com.br/sis530.gif' border='0' alt='Imagem postada pelo usuário' /></div>

North Bridge

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O North Bridge, invariavelmente, integra o controlador de memória e a lógica para comunicção com o processador. Além disso possui os elementos necessários para a implementação de um ou dois barramentos que mais demandam acesso à memória, caso das interfaces AGP e PCI. Nas placas-mãe, os North Bridges sempre ficam mais próximos o possível dos slots de memória e do conector de CPU. Esta medida é adotada por que as distâncias são suscetíveis a efeitos físicos como atrasos na propagação de sinais, capacitâncias, indutâncias e reistências parasíticas, todos eles altamente indesejáveis e de difícil modelamento na fase de projeto. O North Bridge é o que dá alma à placa-mãe. Ele define quais processadores poderão ser controlados, quais as características das memórias que serão reconhecidas, qual a flexibilidade das frequências mais importantes do sistema e as características técnicas dos barramentos controlados. Por exemplo, se há um barramento AGP, ele define se haverá suporte a Fast Writes e se o modo de transferência pode ser 4x.

South Bridge

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O South Bridge fica estabelecido, fisicamente, próximo da controladora IDE/ATA, uma de suas atribuições de comando mais nobres. O South Bridge pode, também, localizar-se próximo dos barramentos controlados, como ISA e PCI, isto quando for o caso.

A função principal do South Bridge é ser responsável por suportar o protocolo de sinalização e troca de dados.

Alguns South Bridges gerenciam o barramento ISA. Neste caso é comum dizer que ele possui um PCI to ISA bridge ( ex: o chipset VIA 686A ).

O processador

O Processador é um dos principais fatores para se determinar um bom desempenho de uma placa-mãe.

Quando se refere à um processador ,ou CPU, em uma placa-mãe, está se referindo ao tipo de conector mecânico que ela oferece, podendo, desta forma, classificar qual o tipo da placa-mãe.

Existem, atualmente, 7 tipos de conectores mecânicos de CPU, sendo eles:

soquete 7

SLOT 1

soquete 370

SLOT A

soquete A

SLOT 2

SOCKET7

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O Socket7 é um conector de CPU que possui em seu soquete 296 contatos e possui um mecanismo ZIF - Zero Insertio Force - ou força de inserção zero. As Socket7 somente continuam ativas devido ao sucesso dos processadores AMD k6-II juntamente com os AMD K6-III. A última inovação para este tipo de conector de CPU foi o Super7.

O Super7 é uma especificação do Socket7 que possui suporte a tecnologias como interfaces AGP e USB, Ultra ATA ( ou Ultra DMA ) e barramentos de 100MHz.

SLOT1

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O SLOT1 é um conector para CPU'S da Intel do tipo SEC ou Single Edge Contact em forma de cartucho. O cartucho contém até dois processadores e uma cache L2 que funciona com uma freqência na metade do processamento das CPU'S. Os conectores SLOT1 possuem suporte a frequências a barramentos de frequência de 66 até 133Mhz ( definidos pelo chipset ), aceitam interfaces AGP e USB, Ultra ATA, frequências de memórias de 66 até 133MHz do tipo SDRAM e frequências de 600 até 800MHz do tipo RDRAM.

soquete 370

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Como o SLOT1 era uma solução temporária até que pudessem integrar uma cache L2 no processador, desta forma o passo natural seria a volta dos soquetes. O Socket370 é um conector que aceita chip's do tipo 370-pin PPGA ( Plastic Pin Grid Array ). Os chipsets do Socket370 são os mesmos da plataforma SLOT1, portanto todas as definições de interfaces, barramentos e memórias são as mesmas da plataforma SLOT1. A maior vantagem deste tipo de plataforma é o custo de construção de chip's de CPU e placas-mãe.

SLOT A

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O SLOT A é um conector feito para CPU'S AMD-K7 ( ou Athlon ). É fisicamente e logicamente similar ao SLOT1. As únicas diferenças que o SLOT A possui do SLOT1 é o fato da AMD ter mudado a orientação dos SLOT's das placas serem a oposta das placas do SLOT1 e que as frequências máximas de memória são de 66 até 133MHz do tipo SDRAM.

soquete A

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O SocketA será a versão soquete do SLOTA, assim como o Socket370 é a versão soquete do SLOT1.

soquete 2

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O SLOT2 é uma versão avançada do SLOT1 que aceita cartuchos do tipo 330-pin SEC possuindo até 4 CPU's internas. A cache L2 funciona na mesma frequênicia do processador. Um exemplo de processador que usa este tipo de SLOT é o XEON da Intel.

BIOS

A BIOS ou Basic Input Output System controla o hardware do PC no nível mais baixo. De certa forma, podemos dizer que se o processador é o cérebro da máquina então a BIOS é o sistema nervoso.

Todo hardware tem que trabalhar com o software através de uma interface. A BIOS fornece ao computador um starter ( "iniciador" ) embutido para que o resto dos programas rodem de HD's , disquetes etc. A BIOS é responsável pelo boot do computador, ela fornece um conjunto básico de instruções responsável por isto. Ela é responsável por todas as tarefas que necessitam de serem feitas quando o computador é iniciado, por exemplo: O POST ( power on self test - teste de checagem de energia ), booting um sistema operacional do HD ou do Floppy, etc.

AT vs ATX

Quando se trata de formas AT ou ATX , está se tratando do tipo de suprimento de energia que a placa-mãe aceita. Estas formas definem o formato das placas-mãe assim como layout dos componentes na placa sem contar com o formato do gabinete que abrigará os componetes do computador.

AT

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As placas de formato AT compartilham as mesmas características. Todas possuem portas seriais e paralelas anexadas em um conector de expansão e são conectadas na placa-mãe por cabos. Elas possuem também um conector de teclado soldado à placa-mãe nas costas da placa-mãe. Geralmente o processador é na frente da placa-mãe e, às vezes, pode ficar no caminho de uma placa de expansão. Os slots de memoria geralmente estão em lugares diferentes ( em diferentes placas ) mas comumente ficam na parte de cima da placa-mãe. Em segundo lugar, a forma AT não possui um design de condutividade para um eficiente esfriamento do sistema. O ar não é enviado para as áreas que precisam e geralmente fica cheia de poeira diminuindo ainda mais o eficiência do esfriamento do sistema.

ATX

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O design do ATX é uma melhora sobre o AT. Ela conserta alguns erros da forma AT e disponibiliza algumas melhoras visíveis, por exemplo:

Sobreposição entre a placa e os drives reduzida: As placas-mãe ATX são rotacionadas em 90 graus de forma que os drives não sobreponham a placa-mãe e vice-versa.

Interferênicia entre processador e placas de expansão reduzida: As placas ATX disponibilizam o conector do processador perto da fonte de forma que se possa utilizar todos os slots de placas de expansão sem se preocupar em acertar o processador ou mesmo aumentar a temperatura perto do processador.

Conector de energia de melhor encaixe;

Melhores condições para resfriamento;

3.3 Volt's : As placas-mãe ATX são construídas para aceitar 3.3 volts diretamente do suprimento de energia. Os processadores atuais utilizam 3.3 volts e isto remove a necessidade de um regulador de tensão entre o processador e a placa-mãe.

Obs. A maioria das placas mãe atuais utilizam a linha 5v ou a linha 12v para alimentar o processador (MSI k7n2 Delta); Isso é possível atraves de um transformador dc/dc;

Um pouquinho de automação: As fontes de energia ATX podem ser controladas por software e outros meios. Isto permite ao computador ligar-se automaticamente a horários determinados e concluir a tarefa que o software deixou para ele. Um exemplo desta automação, é quando o Windows 98 é desligado. Ele desliga automaticamente a fonte de energia cortando assim toda a energia, em outras palavras, você não precisa de apertar o botão de power no gabinete de seu computador.

Isso tambem gerou uma melhora para os periféricos. O hd, quando o sistema operacional se prepara para desligar, posiciona sua agulha na trilha 0 (posição de descanso), para evitar danos ao mesmo ao ser desligado;

Barramentos

Os Barramentos são caminhos por onde os dados trafegam com protocolos que definem a utilização do mesmo. Os principais barramentos de uma placa-mãe são:

Barramento Local ou do processador

Barramento VESA ou VLBUS (não mais utilizado) ver ISA;*

Barramento ISA (não mais utilizado);*

Barramento PCI

Barramento AGP

Barramento USB

Front Side Bus

Barramento de Memória

*As placas novas não incorporam mais este barramento, por ser muito lento (16 bits, se não me engano);

Barramento Local ou do Processador

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O Barramento interno ao processador é conhecido como "Local Bus". Ele é responável por fazer a comunicação de dados , em paralelo, entre a CPU, a memória principal e os barramentos de periféricos. Veja o FSB

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Barramento ISA

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ISA, termo derivado de Industry Standart Architecture, é um barramento existente deste a épocas dos antigos XT's. Naquela época seu barramento de dados possuia apenas 8 bits. Depois de algum tempo, o ISA progrediu para 16 bits operando em frequência máxima de 8MHz. Como seu barramento é de somente 16 bits a tendência é de que o barramento do tipo ISA desapareça por completo ( isto é notado pelo fato da Intel não fabricar mais processadores que utilizem o barramento).

Obs. O VESA e VLBUS(Vesa local bus) são mais antigos que o ISA;

Barramento PCI

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O Peripheral Component Interconnect, ou o PCI, é o barramento mais ativo do momento. O barramento PCI comumente utiliza 32 vias elétricas para tráfego simultâneo de dados, tendo o direito de ser chamado de barramento de 32 bits. Há uma versão de 64 bits ( 64 vias ) encontrado em placas especiais, como as das estações gráficas.

A sinalização de clock do PCI possui frequência de exatos 33+1/3MHz. Este clock é fornecido pelo gerador da placa-mãe estando atrelado à frequência do FSB , isto é , sempre que a frequência do FSB precisar de ser alterada, certamente sofrerá uma pequena variação*.

Os dispositivos PCI bem projetados podem compartilhar IRQ's em contraste com as placas ISA.

Normalmente o chipset da placa-mãe possui um componente chamado PCI Host bridge que é responsável por controlar o barramento, atribuíndo prioridades e permissões para cada componente requisitante.

Futuramente o PCI poderá ser substituído pelo PCI-X ( setembro de 1999 ) que opera com frequências de 33 a 133MHz.

*Obs. Isso quer dizer que se fazendo um overclock muito alto, você estará overclocando os componentes PCI tambem, podendo até queima-los. Com base nisso algumas placas mãe, como MSI, EPOX, Gigabyte (tem mais placas), tem uma característica chamada PCI LOCK, que trava a freqüência do PCI, independente da freqüência do processador;

Barramento AGP

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O barramento AGP ou Accelarated Graphics Port, é uma extensão do PCI totalmente dedicada às controladoras gráficas. Ele possui linhas de sinalização adicionais e um protocolo um pouco diferente. O AGP é contado como um slot PCI e possui prioridade máxima em relação aos demais, pois é dedicado ao principal meio de exibição de dados para o usuário. O AGP emprega a mesma largura do barramento de dados do PCI, isto é 32 bits o que é ruim para aceleradoras de vídeo. Para compensar este deslize e possibilitar o aumento da taxa de tráfego de dados, o AGP naturalmente emprega um sinal de clock com o dobro da frequência do PCI de cerca de 66,67Mhz. Nesta frequência diz-se que o modo de operação é de 1x. Por meio de técnicas DDR é possível operar em modos 2 e 4x. A taxa de transferência de dados de um barramento AGP é de 264 MBytes/sec (1x AGP), 528 Mbytes/sec (2x AGP) and 1 Gbytes/sec (4xAGP).

Obs. As placas mais atuais estão vindo com AGP 8x;

Barramento USB

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O USB ou Universal Serial Bus, é uma interface de hardware para periféricos de baixa velocidade, tais como teclados, mouses, etc e até mesmo MPEG-1 and MPEG-2 digital video. O barramento USB possui uma largura de banda de 1.5Mbytes por segundo e suporta até 127 dispositivos conectados simultaneamente. Os dispositivos mais rápidos podem utilizar a largura total de banda, enquanto os dispositivos mais lentos podem utilizar 1.5Mbits/sec em um subcanal. Em comparação com uma interface de porta serial comum, o USB possui a vantagem de suportar um número maior de dispositivos ,utilizando um USB-HUB, em uma única porta USB, ao contrário da interface de porta serial que comumente suporta somente dois dispositivos.

obs. A porta USB, que já está na versão 2.0, pode suportar inúmeros dispositivos, sendo que o principal atrativo é de não precisar desligar o micro para concectar o disposittivo. Assim que o dispositivo é conectado, o sistema operacional o reconhece e pede os drivers, se for necessário.

Na versão 2.0 já poderão ser conectados dispositivos para edição de vídeos, sendo que estes normalmente utilizavam a porta Firewire, que é tipo a USB, só que bem mais rápida;

Front Side Bus

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O FSB ou Front Side Bus, é o barramento entre o North Bridge e o South Bridge. Este é o único meio de acesso entre o processador e o resto do sistema ( pode ser chamado também de System Bus ou Local Bus. Desde os processadores Pentium, o FSB possui 64 vias de dados e 32 desde os 386DX.

Cada processador emprega um tipo de sinalização particular no FSB, por isso que o North Bridge é um dos componentes mais importantes do chipset, já que ele é responsável por interpretar e transmitir os comandos do processador ao restante do sistema. Os Pentium II/III utilizam um tipo de sinalização AGTL+, enquanto o Athlon usa a EV6.

A frequência de sinalização, comumente chamada de frequência do FSB, é um dos parâmetros mais relevantes em sua configuração. Ela deve ser adequada para o processador empregado. Por exemplo, um Pentium III 533Mhz requer que esta frequênica valha 133MHz. Um outro fator de relevância do FSB é seu fator de multiplicação. O multiplicador é uma maneira de indicar à CPU quantas vezes que a frequência do FSB deve ser elevada para que seu núcleo de processamento opere na frequência adequada. No caso do exemplo do Pentium III 533MHz, o multiplicador deverá ser de 4,0x ( 4x133 = 533 ).

Obs. Atraves do fsb e do multiplicador, é que se inicia o overclock. O over depende de vários fatores, mas principalmente destes. É comum ouvir falar que uma placa mãe é melhor pra over que outra por causa do limite de multiplicadores e fsb. Uma placa com uma gama maior de multiplicadores, com certeza se conseguirá um clock mais alto do processador, ou pelo menos você terá mais opções para combinar com a freqüência FSB; Leia mais na seção, overclock em processadores, neste mesmo site;

Barramento de Memória

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O barramento de memória é muitas vezes confundido com o FSB por geralmente empregar a mesma frequência ( o que mudou desde os últimos chipsets lançados que permitem que o FSB e o barramento de memória trabalhem em frequências diferentes ). O barramento de memória sempre possui a mesma quantidade de vias de dados que o FSB.

Obs. Também é possível fazer um overclock nas memórias e/ou configurá-las de forma que funcionem com mais eficiência;

CONCLUSÃO

O processador é o "cérebro" de todo o computador enquanto a placa-mãe constitui o restante. O processador não serviria para nada além de peso de papel sem a placa-mãe e este é um dos principais motivos pelo qual ela é tão importante. Enquanto o processador faz o papel de "cérebro" de um computador a placa-mãe faz os papeis de "sistema nervoso" e "alma do computador". Da mesma forma que o processador precisa de uma placa-mãe para funcionar, uma placa-mãe precisa de um processador para funcionar. Ambos devem coexistir em uma forma funcional perfeita. Desta forma pode-se notar que a arquitetura da placa-mãe é toda feita de acordo com o padrão do processador a ser empregado. Um exemplo disto é o Chipset. Ele se comunica diretamente com o processador e o processador necessita dele para se comunicar com o resto do computador ( O FSB faz esta comunicação ). Outro exemplo disto, é a bios, que é desenvolvida de forma que atenda as necessidades da CPU. Devido à esta interação placa-mãe/CPU, escolha de uma placa-mãe deve levar em conta fatores que determinem uma melhor comunicação entre o processador e os periféricos ( chipset ), a forma como o processador irá trabalhar ( BIOS ) , os tipos de periféricos que serão usados, ou seja o tipo de aplicação ( barramentos AGP, PCI, etc ) e até mesmo a forma de suprimento de energia ( AT ou ATX ).

Obs.: Este tutorial foi retirado da internet, atualizado, revisado e editado por mim.

Ainda tem coisas que precisam de explicações melhores e/ou atualizações, mas isso farei com o tempo e comunicarei aqui para vocês.

Façam bom proveito. valeu. 8)

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    ela é meio antiga sim, mas o importante é q ela aborda os conceitos basicos, q pra nos já é rotina, ainda pra muitos é algo desconhecido;

    o topico esta aberto para atualizações!

    é isso aí! :-BEER

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    Postado Originalmente por LUNGA@03 maio 2004, 13:04

    ela é meio antiga sim, mas o importante é q ela aborda os conceitos basicos, q pra nos já é rotina, ainda pra muitos é algo desconhecido;

    o topico esta aberto para atualizações!

    é isso aí! :-BEER

    Achei boa, assim evitamos perguntas como eu vi outro dia "O que é placa mãe?" Bom iniciativa mesmo lunga.

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