Cap 6 - Barramentos

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Cap. 6. Barramentos.6.1. Introduo aos Barramentos.Barramentos so conjuntos de sinais digitais atravs dos quais o processador transmite e recebe dados de circuitos externos. Alguns barramentos so usados para transmisses feitas entre placas, ou dentro de uma mesma placa. Existem vrios barramentos nesta categoria: Barramento Local; Barramento da Memria; Barramento PCI; Barramento ISA; Barramento AGP; Barramento AMR/CNR

Estes so os barramentos estudados neste captulo. Outros barramentos so usados para que o processador e a memria possam receber e transmitir dados para perifricos e dispositivos externos. Entre eles podemos citar os seguintes: Barramento SCSI; Barramento USB; Barramento Firewire; Barramento IDE.

6.2. Barramento Local, de Sistema ou do Processador.Atravs deste barramento o processador faz a comunicao com o seu exterior. Nele trafegam os dados lidos da memria, escritos na memria, enviados para interfaces e recebidos de interfaces. Pode ser dividido em trs grupos: Barramento de Dados; Barramento de Endereos; Barramento de Controlo.

Cap. 6 Barramentos Internos.

Elaborado por: Elsio Freitas

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Figura 1. Barramentos do Processador.

Atravs

do

barramento

de

endereos

o

processador

pode

especificar qual a placa ou interface atravs da qual quer transmitir ou receber dados, e tambm especificar o endereo de memria no qual deseja ler ou armazenar dados. A maioria dos processadores modernos tem barramento de endereos com 36 bits, podendo assim enderear at 64 GB de memria fsica. O barramento de dados tem 64 bits na maioria dos processadores modernos. O barramento de endereos sempre unidireccional, ou seja, os bits so gerados pelo processador. O barramento de dados bidireccional, ou seja, os dados so ora transmitidos, ora recebidos pelo processador. O barramento de controlo contm vrios sinais que so necessrios ao funcionamento do processador, bem como controlar o trfego do barramento de dados. Alguns dos seus sinais so de sada, outros so de entrada, outros so bidireccionais. Existem sinais para indicao do tipo de operao (leitura ou escrita), sinais de especificao de destino/origem de dados (memria ou E/S), sinais de sincronismo, sinais de interrupo, sinais que permitem a outro dispositivo tomar o controlo do barramento, sinais de clock, sinais de programao e diversos outros.Cap. 6 Barramentos Internos. Elaborado por: Elsio Freitas

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Na maioria dos casos, o barramento do processador o mais veloz existente numa placa de CPU, mas isto nem sempre ocorre. Por exemplo, uma placa de CPU pode ter o processador operando com barramento de 100 MHz e as memrias operando a 133 MHz. Ter a memria mais rpida vantajoso no caso de placas com vdeo onboard, j que estaria sendo acedida, ora pelo processador, ora pelos circuitos de vdeo. Neste caso o barramento da memria seria o de trfego mais intenso do computador.

6.2.1. Velocidade do Barramento Local.Os barramentos de todos os processadores modernos operam de forma sncrona, ou seja, os eventos so sincronizados com um sinal de clock. Nos processadores antigos, cada operao era feita em dois, trs ou mais perodos de clock. Nos processadores modernos, cada operao pode ser feita em um s perodo de clock. Infelizmente nem sempre as memrias e outros dispositivos so to velozes a ponto de acompanhar esta velocidade, e assim so feitas prorrogaes chamadas de wait-states. Por exemplo, um Pentium III operando com 64 bits (8 bytes) e clock de 100 MHz externos, oferece uma taxa de transferncia mxima de 800 MB/s (100 MHz x 8). Na prtica este valor no alcanado, pois nem todas as transferncias podem ser feitas em um nico ciclo. Por exemplo, todas as memrias modernas podem transferir dados a cada perodo de clock, porm o primeiro dado demora mais a estar pronto, o que chamamos de latncia. Devido s latncias das memrias e de outros dispositivos mais lentos, a taxa de transferncia mxima nunca obtida na prtica. A velocidade mxima terica de um barramento um ponto bastante importante, por isso vamos discutir o assunto com mais detalhes. Tanto assim que ao lanar novos processadores (como o caso do Athlon/Duron e do Pentium 4 e Itanium), a Intel e AMD se preocuparam em oferecer taxas de transferncia bem elevadas. Para calcular a taxa de transferncia, basta multiplicar o clock externo do processador pelo nmero de bytes do seu barramento de dados. No caso de processadores que operam com DDR (Athlon e Duron) o clockCap. 6 Barramentos Internos. Elaborado por: Elsio Freitas

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deve ainda ser multiplicado por 2, e para processadores que operam com QDR (Quad Data Rate, como o caso do Pentium 4 e do Xeon), o clock deve ser multiplicado por 4. A tabela a seguir mostra a taxa de transferncia mxima terica dos principais processadores produzidos nos ltimos anos.

Tabela 1. Taxa de Transferncia Mxima Terica.

As latncias das memrias impedem que essas taxas sejam obtidas na prtica. Um outro factor pode ainda fazer com que a taxa real seja ainda menor. Por exemplo, se um processador Athlon ou Duron operando com barramento de 100 MHz (200 MHz efectivos usando DDR) for ligado a memrias PC133, o desempenho do seu barramento ser menor que o de um processador que use barramento de 133 MHz, e no de 200 MHz.

6.3. Barramento das Memrias.Nas placas de CPU antigas, as memrias eram ligadas directamente ao barramento do processador, atravs de chips chamados buffers bidireccionais. Esses chips tinham como nico objectivo amplificar a corrente vinda do processador, permitindo que o barramento de dados fosse ligado a um nmero grande de chips de memria. Portanto a velocidade do barramento do processador era igual velocidade do barramento das memrias.

6.3.1. Velocidade do Barramento das Memrias.Actualmente as memrias so ligadas ao processador atravs do chipset. A funo do chipset nesta conexo no de apenas amplificar corrente. A maioria dos chipsets possui registradores que permitemCap. 6 Barramentos Internos. Elaborado por: Elsio Freitas

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que a memria opere de forma assncrona ao processador, ou seja, com um clock diferente. Alguns chipsets podem ter o processador operando a 100 MHz e as memrias a 66, ou 133 MHz. Outros podem ter o processador operando a 200 MHz e as memrias a 133. Existem vrios outros exemplos de clocks diferentes. Nesses casos dizemos que a memria est operando de forma assncrona ao processador. Podemos encontrar barramentos de memria operando com diversas velocidades:

Tabela 2. Taxas de Transferncia do Barramento de Memria.

As taxas de transferncia mostradas na tabela acima so meros limites tericos, e nunca so obtidos na prtica. Essas taxas no so sustentadas por perodos significativos, j que a cada 3 transferncias em que usam um s ciclo, exigida uma transferncia inicial que dura 2 ou 3 ciclos (latncia 2 ou 3), resultando em temporizaes como 2-11-1 ou 3-1-1-1, o que resulta em 0,8 e 0,75 transferncias por ciclo, em mdia. Mais tempo perdido antes de cada transferncia, ao serem usados os comandos de leitura e gravao. Finalmente um outro factor contribui para reduzir ainda mais o desempenho, que a actuao da cache. A maioria dos acessos memria passam pelas caches do processador, mas certos ciclos podem ser feitos no modo uncached (sem passar pela cache). O processador estaria neste caso fazendo leituras e escritas directamente na memria.



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6.3.2. Os Sinais de um Barramento de Memria.Existem algumas diferenas, principalmente no nmero de bits do barramento de dados e de endereos dos chips de memria. J o barramento de memria no admite variaes. Existe um padro que deve ser seguido por todos os fabricantes. Por exemplo, os barramentos dos mdulos SDRAM DIMM/168 devem ter sempre 64 ou 72 bits. Diferenas podem existir nos barramentos de endereos, j que mdulos de maior capacidade exigem mais bits para seu endereamento. Entretanto, no mesmo soquete onde instalamos um mdulo de 512 MB, tambm precisam ser suportados mdulos de menores capacidades, o que resulta em variaes no nmero de bits de endereos. Essas diferenas no so uma despadronizao. O que ocorre que o barramento deve ser compatvel com mdulos de diferentes capacidades. Outros sinais so padronizados em mdulos de qualquer capacidade. Por exemplo, os sinais RAS e CAS dos mdulos SDRAM DIMM/168 devem sempre ocupar os pinos 115 e 111, respectivamente.

6.4. Barramento ISA.O barramento ISA (Industry Standard Architecture) surgiu no incio dos anos 80. Foi criado pela IBM para ser utilizado no IBM PC XT (8 bits) e no IBM PC AT (16 bits). Apesar de ter sido lanado h muito tempo, podemos encontrar slots ISA em praticamente todos os PCs produzidos nos ltimos anos. Apenas a partir do ano 2000 tornaram-se comuns novas placas de CPU que aboliram completamente os slots ISA. No tempo em que no existiam barramentos mais avanados, as placas de CPU possuam 6, 7 e at 8 slots ISA. Depois da popularizao do barramento PCI, as placas de CPU passaram a apresentar apenas 2 ou 3 slots ISA. As raras placas produzidas actualmente que possuem slots ISA apresentam apenas um ou dois desses slots. Os slots ISA so utilizados por vrias placas de expanso, entre as quais: Placas fax/modem; Placas de som;Elaborado por: Elsio Freitas


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maioria

Interfaces proprietrias; Placas de rede; etc. dos fabricantes de placas de expanso j adoptou

Note que estamos a falar principalmente de modelos antigos, pois a definitivamente o padro PCI, e no fabricam mais novos modelos ISA. De qualquer forma, a presena de slots ISA em uma placa de CPU til caso seja necessrio aproveitar placas de expanso antigas. As placas fax/modem e as placas de som foram as que mais demoraram para adoptar o padro PCI. O motivo desta demora que o trfego de dados que elas utilizam mal chega a ocupar 5% da capacidade de transferncia de um slot ISA. J as placas de vdeo, placas de rede, interfaces SCSI e digitalizadoras de vdeo operam com taxas de transferncia mais elevadas, por isso foram as primeiras a serem produzidas no padro PCI. Observe que Barramento ISA no sinnimo de Slot ISA. O Barramento ISA um conjunto de sinais digitais que partem do chipset e do processador, e atingem tanto as placas de expanso, atravs dos slots, como circuitos da placa de CPU. Por exemplo, as interfaces para drives de disquete, interfaces seriais e interface paralela embutidas na placa de CPU so controladas atravs do barramento ISA, apesar de no utilizarem os slots.

6.4.1. LPC, o substituto do ISA em placas modernas.As placas de CPU modernas no utilizam mais slots ISA. Ainda assim possuem circuitos internos que precisam estar disponveis, apesar de serem originalmente ligados ao barramento ISA. So as interfaces seriais, a interface paralela, a interface para drives de disquetes, o CMOS, a interface de teclado, a interface para mouse, o PC Speaker e o BIOS. Note que nas placas modernas, com excepo do BIOS, todos esses circuitos fazem parte do chip conhecido como Super I/O. Seria preciso manter um barramento ISA interno apenas para a ligao desses dispositivos. Outro problema que o barramento ISA possui muitos pinos. Os slots de 16 bits tm ao todo 98 pinos. Mesmo descontando pinos queCap. 6 Barramentos Internos. Elaborado por: Elsio Freitas

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normalmente no so necessrios para o funcionamento do Super I/O e do BIOS, o nmero total continua sendo muito grande. Para resolver esses problemas, a Intel criou o barramento LPC (Low Pin Count). Este barramento opera com 33 MHz, mas utiliza apenas 13 pinos. Como destinado conexo de dispositivos lentos, no precisa utilizar barramentos independentes de dados e endereos. Na verdade nem precisa fornecer todos esses bits ao mesmo tempo. O LPC transfere as informaes no formato serial, usando um barramento de apenas 4 bits. Utilizado essas 4 linhas so fornecidos de forma serial, dados, endereos, comandos, wait states e todas as demais informaes necessrias sua operao. Todos os dispositivos que eram tipicamente ligados ao barramento ISA operam com baixa velocidade. Sendo assim, o barramento LPC no tem necessidade de operar com alto desempenho, mas apenas o suficiente para uma comunicao eficiente com esses dispositivos. J que os chips modernos so capazes de operar com clocks bem mais elevados que os usados antigamente no barramento ISA, o LPC tira proveito disso, operando com um nmero de pinos baixo, o que resulta em menor custo e menor complexidade dos seus circuitos.

6.5. Barramento VLB.Antes do surgimento do barramento PCI, alguns outros barramentos foram usados nos PCs, oferecendo taxas de transferncia mais elevadas. O barramento MCA e o EISA foram dois padres adoptados entre o final dos anos 80 e o incio dos anos 90. O MCA (Microchannel Architecture) era usado em PCs IBM PS/2 e teve vrias verses, de 16 e 32 bits, operando a 10 e 16 MHz. O barramento EISA (Enhanced ISA) foi desenvolvido por diversas empresas que precisavam de um barramento mais rpido mas no podiam usar o MCA, que era barramento proprietrio da IBM. O EISA opera com 32 bits e usa clocks entre 6 e 8,33 MHz. Algumas placas de CPU chegaram a utilizar barramentos locais de alta velocidade para expanses de memria. Permitiam a instalao de uma placa especial de memria, mas infelizmente esses barramentosCap. 6 Barramentos Internos. Elaborado por: Elsio Freitas

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eram proprietrios. Significa que uma placa de CPU com um barramento local proprietrio para expanso de memria deveria obrigatoriamente usar uma placa de expanso de memria do mesmo fabricante. Como esses barramentos no eram padronizados, no foram usados em larga escala pela indstria de placas para PCs. A necessidade deste tipo de barramento cessou com a proliferao dos mdulos de memria, que permitiam obter elevadas capacidades de memria em pouco espao. A necessidade de barramentos mais rpidos voltou a ser grande quando as placas de vdeo passaram a operar com altas resolues e elevado nmero de cores. As antigas placas VGA de 16 bits operavam de forma satisfatria em modo texto, e com grficos de 640x480 com 256 cores, quando toda a memria de vdeo ocupava apenas 300 kB. J com a resoluo de 1024x768 com 16 milhes de cores, a memria de vdeo ocupa cerca de 2 MB. Para transferir integralmente uma tela nesta resoluo para uma placa de vdeo ISA, seria necessrio um tempo de cerca de 0,25 a 0,5 segundo. A movimentao da tela seria extremamente lenta, o que criou a necessidade de um novo barramento mais veloz, prprio para a placa de vdeo. Foi ento que surgiu o VESA Local Bus (VLB), criado pela Vdeo Electronics Standards Association. Este barramento era representado fisicamente por um conector adicional que ficava alinhado com os slots ISA. Neste barramento era feita a reproduo quase fiel dos sinais de dados, endereo e controle do processador 486. Entre 1994 e 1995 eram comuns as placas SVGA VLB e IDEPLUS VLB. Usando uma placa SVGA VLB era conseguido um desempenho grfico bastante superior. A placa IDEPLUS VLB tinha como vantagem a maior taxa de transferncia da interface IDE, j que suas outras interfaces (seriais, paralela, drives de disquetes e joystick) operavam com taxas de transferncia bem menores. Tambm foram produzidas placas digitalizadoras de vdeo e controladoras SCSI no padro VLB. Infelizmente o barramento VLB era totalmente baseado no barramento local do 486. A chegada dos processadores Pentium e suas placas de CPU equipadas com slots PCI, juntamente com a extino dosCap. 6 Barramentos Internos. Elaborado por: Elsio Freitas

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processadores 486, fez com que o barramento VLB tambm casse em desuso. Os slots VLB foram muito utilizados em placas de CPU 486 com clock externo de 33 MHz, portanto operavam tambm com 33 MHz. So slots de 32 bits, e a 33 MHz oferecem uma taxa de transferncia terica mxima de 133 MB/s. Esta taxa variava de acordo com o clock externo do processador. Por exemplo, o 486DX2-50 operava externamente a 25 MHz, portanto o barramento VLB acompanhava este clock, e a taxa de transferncia resultante era de 100 MB/s. A tabela a seguir mostra alguns processadores e as taxas obtidas nos seus barramentos VLB.

Tabela 3. Taxas de Transferncia do VLB.

Note que a maioria das placas de expanso VLB no suportava operar acima de 33 MHz. Para suportar 40 MHz era preciso utilizar wait states que eram programados atravs de jumpers nas placas VLB. O barramento VLB tinha vrias desvantagens que contriburam para que no fosse prolongado o seu uso depois da criao do PCI. As placas eram extremamente longas e maus contactos no conector eram bastante comuns. No oferecia o recurso Plug and Play, como ocorre com o barramento PCI. O facto de no ter sido criado sob a liderana da Intel e da Microsoft tambm contribuiu para que no fizesse tanto sucesso no mercado.

6.6. Barramento PCI.A figura 2 mostra os conectores usados no barramento PCI (Peripheral Component Interconnect). Nas placas de CPU modernas podemos encontrar 3, 4, 5 ou 6 slots PCI. Em algumas placas mais simples, tipicamente aquelas que tm tudo onboard, podemos encontrar apenas um ou dois slots PCI.



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Figura 2. Slots PCI.

Nos slots PCI, conectamos placas de expanso PCI. Alguns exemplos tpicos de placas de expanso PCI so: Placa de Vdeo (SVGA); Placa de Interface SCSI; Placa de Rede; etc.

Como no barramento ISA, importante notar que Barramento PCI no sinnimo de Slot PCI. O Barramento PCI um conjunto de sinais digitais que partem do chipset e do processador, e atingem tanto as placas de expanso, atravs dos slots, como circuitos da placa de CPU. Por exemplo, as interfaces para disco rgido e as interfaces USB embutidas na placa de CPU so controladas atravs do barramento PCI, apesar de no utilizar os slots.

6.6.1. Tipos de PCI.Na maioria das placas de CPU, o barramento PCI opera com 32 bits e utiliza um clock de 33 MHz. Podemos entretanto encontrar algumas variaes. Em placas de CPU antigas podemos encontrar o barramento PCI operando com 25 ou 30 MHz. Em placas que operam com overclock externo, o clock do barramento PCI pode estar indevidamente programado para 37,5 MHz ou 41,6 MHz, resultando em mau funcionamento. Existem ainda as placas de CPU de alto desempenho, prprias para servidores, nos quais temos barramentos PCI de 64 bits e 66 MHz. A taxa de transferncia mxima terica do barramento PCI depende portanto das suas caractersticas. A tabela abaixo mostra as principais opes:



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Tabela 4. Taxa de Transferncia do PCI.

Logo na primeira verso do PCI, apesar de operar com 32 bits, estava previsto o funcionamento com 64 bits. O slot PCI de 64 bits diferente do de 32 bits. Possui duas seces, sendo uma anloga ao de 32 bits e outra menor, com os sinais necessrios ao funcionamento em 64 bits.

Figura 3. Slots PCI de 32 e 64 bits.

Mais recentemente o barramento PCI sofreu uma reviso e agora suporta tambm a operao em 66 MHz, tanto em 32 como em 64 bits. Este aumento foi motivado principalmente pelas novas interfaces SCSI, capazes de operar com taxas de 320 MB/s. O barramento PCI de 66 MHz e 64 bits, com sua taxa de transferncia mxima de 533 MB/s, suporta perfeitamente este tipo de interface. Obviamente s encontramos esta configurao em servidores e estaes de trabalho de alto desempenho. Nas placas de CPU Pentium antigas, o clock do barramento PCI era sempre igual metade do clock externo do processador. Com clock externo de 66 MHz, o resultado era o barramento PCI operando a 33 MHz. No processador Pentium-75, por exemplo, o clock externo de 50 MHz, portanto o barramento PCI passa a operar com apenas 25 MHz, j que tais placas so programadas para usar no barramento PCI, a metade do clock do processador. Da mesma forma no Pentium-90, Pentium-120 e Pentium-150, o clock externo 60 MHz, portanto o barramento PCI opera com 30 MHz. Quando feito overclock externoCap. 6 Barramentos Internos. Elaborado por: Elsio Freitas

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nessas antigas placas, obrigando o processador a operar com 75 ou 83 MHz externos, o barramento PCI opera com a metade desses valores, o que corresponde a 37,5 MHz e 41,6 MHz. Na maioria das placas de CPU com clock externo de 100 MHz, o barramento PCI opera com 1/3 do clock externo do processador, resultando em 33 MHz, mas pode resultar em valores maiores quando usado overclock. Muitas placas de CPU mais recentes tm geradores de clock independentes para o processador e para o barramento PCI. Desta forma o barramento PCI pode ser mantido em 33 MHz, mesmo que o processador esteja usando overclock externo.

6.6.2. Tecnologia Plug and Play.Para que interfaces e placas de expanso funcionem, precisam que sejam configurados os recursos de hardware a serem usados, e que sejam instalados os drivers apropriados. Esses recursos de hardware so: Endereos de Memria; Endereos de E/S; Linhas de interrupo; Canais de DMA.

Nos PCs antigos cabia ao utilizador ou ao tcnico instalador, a configurao desses recursos de forma manual, atravs de jumpers, switches ou de programas de configurao especficos para cada dispositivo. Um grande esforo da Microsoft, Intel e outros fabricantes foi feito no sentido de possibilitar a configurao automtica desses recursos, sem que o utilizador precise intervir. As configuraes so feitas de forma automtica pelo BIOS da placa de CPU e/ou pelo sistema operacional. Cabe ao sistema operativo providenciar a instalao dos drivers correctos para cada dispositivo instalado. O barramento PCI totalmente Plug and Play (PnP). Isto significa que qualquer dispositivo PCI beneficiado pela configurao automtica oferecida pelo Plug and Play. J o barramento ISA no possui recursos PnP nativos, ou seja, as placas de expanso ISA antigas, bem como os dispositivos das placas de CPU ligadas aoCap. 6 Barramentos Internos. Elaborado por: Elsio Freitas

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barramento ISA (interfaces seriais e paralelas, por exemplo), no possuem recursos de configurao automtica. A arquitectura Plug and Play foi criada de forma que no apenas dispositivos PCI possam us-la. Novos dispositivos ISA puderam passar a utilizar as mesmas configuraes automticas disponveis nas placas PCI. Placas de expanso ISA produzidas a partir de 1995, bem como interfaces existentes nas placas de CPU modernas e ligadas ao barramento ISA, tambm so Plug and Play. A distribuio de recursos de hardware de forma automtica depende de trs factores: 1) Que exista uma rea no sistema que indique quais so os recursos de hardware disponveis e quais esto em uso por quais interfaces. Esta rea existe em todas as placas de CPU modernas, e chama-se ESCD (Extended System Configuration Data). No existe local padro para essas informaes, mas normalmente ficam localizadas no BIOS, em Flash ROM, ou no chip CMOS. 2) Que cada dispositivo PCI ou ISA PnP informe os recursos de hardware de que necessita, e que possa ser programado para utilizar os recursos a ele destinados por um Gestor de Recursos. 3) Que os dispositivos no Plug and Play (Legacy Devices, ou dispositivos de legado) possam ser configurados de forma manual, porm de forma compatvel com os dispositivos Plug and Play. A arquitectura Plug and Play tem seu funcionamento dependente do BIOS e do sistema operativo.

6.7. Barramento AGP.Este barramento foi lanado em 1997 pela Intel, especificamente para acelerar o desempenho de placas de vdeo em PCs equipados com o Pentium II e processadores mais modernos. Trata-se do Accelerated Graphics Port. formado por um nico slot, como o mostrado na figura 5. Observe que este slot muito parecido com os utilizados no barramento PCI, mas existem diferenas subtis do ponto de vistaCap. 6 Barramentos Internos. Elaborado por: Elsio Freitas

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mecnico. Fica um pouco mais deslocado para a parte frontal do computador, alm de possuir uma separao interna diferente da existente no slot PCI. Desta forma, impossvel encaixar neste slot, uma placa que no seja AGP.

Figura 5. Slot AGP.

O AGP um slot solitrio, usado exclusivamente para placas de vdeo projectadas no padro AGP. Muitos modelos de placas de vdeo so produzidas nas verses PCI e AGP (ex: Voodoo 3 3000 AGP e Voodoo 3 3000 PCI). A principal vantagem do AGP a sua taxa de transferncia, bem maior que a verificada no barramento PCI. Placas de CPU com slot AGP comearam a se tornar comuns a partir de 1998. As primeiras placas de CPU a apresentar slot AGP foram as que usavam o chipset Intel i440LX, para Pentium II, e depois as que usavam o i440BX. Outros fabricantes de chipsets passaram a desenvolver produtos que tambm davam suporte ao barramento AGP. Placas de CPU para a plataforma Super 7 (K6, K6-2, etc.) tambm passaram a apresentar slot AGP. Actualmente todas as placas de CPU de alto desempenho apresentam um slot AGP. Por outro lado, muitas placas de CPU para PCs de baixo custo, tipicamente as que possuem vdeo onboard, no possuem slot AGP, com raras excepes.

6.7.1. AGP e vdeo Onboard.Foram produzidas vrias placas de CPU com vdeo onboard, sem slot AGP, entretanto com os circuitos de vdeo internamente ligados ao barramento AGP. Em outras palavras, essas placas possuem barramento AGP mas no possuem slot AGP. Elas tm os circuitos deCap. 6 Barramentos Internos. Elaborado por: Elsio Freitas

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vdeo embutidos, ligados ao barramento AGP, porm no permitem que o utilizador desactive o vdeo onboard e instale uma placa de vdeo AGP. Como na maioria dos casos o vdeo onboard de baixo desempenho (mesmo sendo AGP), o utilizador que quiser melhorar o desempenho do vdeo precisa se contentar com uma placa de vdeo PCI. Existem entretanto placas de CPU com vdeo onboard mas que possuem um slot AGP disponvel para expanses. Placas de CPU com esta caracterstica podem ser usadas para montar computadores simples, mas que podem posteriormente ser convertidos em modelos mais avanados, atravs da instalao de placas de expanso apropriadas.

6.7.2. As Vrias Voltagens do AGP.Desde que o barramento AGP foi criado, vrias verses foram lanadas no que diz respeito voltagem e velocidade. As primeiras verses operavam com 3,3 volts. As placas de CPU tinham slots AGP operando com 3,3 volts (a exemplo das memrias, chipsets e o barramento externo dos processadores). As placas de vdeo AGP tambm operavam com os mesmos 3,3 volts, de forma compatvel com a placa de CPU. Inicialmente foi lanado o AGP de velocidade simples (AGP 1x), depois o AGP 2x e o AGP 4x, duas a 4 vezes mais velozes, respectivamente. Para possibilitar a operao em modo 4x, os nveis de voltagem foram alterados para 1,5 volts. Surgiram ento os slots AGP para 1,5 volts, capazes de operar exclusivamente com este nvel de voltagem, e os slots AGP universais, capazes de operar tanto com 1,5 como com 3,3 volts. Da mesma forma existem placas AGP de 3,3 volts, placas AGP de 1,5 volts e placas AGP universais. A nova verso 3.0 da especificao AGP, que suporta o modo de transferncia em 8x, opera com tenso de 0,7 volts, entretanto utilizado o mesmo tipo de soquete para placas de 1,5 volts. Para manter compatibilidade total, tanto as placas de CPU quanto as placas de vdeo AGP 3.0 so capazes de operar tanto com 0,7 volts quantoCap. 6 Barramentos Internos. Elaborado por: Elsio Freitas

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com 1,5 volts. Ambas as placas so identificadas por novos sinais MB_DET e GC_DET, atravs dos quais as voltagens correctas so seleccionadas. Note que essas tenses de 3,3 volts, 1,5 volts e 0,7 volts no se referem necessariamente ao funcionamento dos chips da placa. Elas se aplicam obrigatoriamente na comunicao entre a placa de vdeo e a placa de CPU, ao longo do slot. Uma placa de vdeo pode ter seus chips operando, por exemplo, com 2,5 volts mas usar tenses de 1,5 volts na comunicao com a placa de CPU. Portanto quando dizemos placa AGP de 3,3 volts, ou placa AGP de 1,5 volts ou placa AGP de 0,7 volts, estamos a referir nos apenas voltagem usada pelos sinais digitais que trafegam ao longo do slot.

Figura 6. Slots AGP.

Outro ponto importante a velocidade de operao. As velocidades suportadas so 1x, 2x, 4x e 8x. Quando uma placa AGP encaixada em um slot AGP de voltagem compatvel (note que impossvel fazer o encaixe quando as voltagens no so compatveis), prevalecer a mxima velocidade que seja suportada simultaneamente pela placa e pelo slot. As primeiras placas de CPU com barramento AGP operavam com 3,3 volts e suportavam apenas o modo AGP 1x. Depois surgiram placas de CPU com chipsets capazes de operar em AGP 2x, tambm com 3,3 volts. Os slots AGP universais e os de 1,5 volts so encontrados nas placas capazes de operar em 4x. O modo 4x exige a tenso de 1,5 volts, o mesmo ocorrendo com o modo 8x. Uma placa AGP 2x de 3,3 volts no pode ser conectada em um slot AGP de 1,5 volts, mas poder ser encaixada em um slot AGP universal. Esses slots suportam o modo 4x, mas quando a placa de vdeo 2x, aCap. 6 Barramentos Internos. Elaborado por: Elsio Freitas

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taxa de transferncia ser limitada pela placa de vdeo, apesar da placa de CPU poder chegar at 4x.

6.7.3. Verses AGP.O barramento AGP verso 1.0 foi o primeiro a ser utilizado em placas de CPU e placas de vdeo. Esta verso oferecia os modos 1x e 2x, porm as primeiras implementaes operavam apenas em 1x. A prxima especificao foi a AGP 2.0, que estendeu a velocidade para 4x, e finalmente a 3.0 que oferece transferncias em at 8x. Alm do aumento de velocidade, novas opes de voltagem foram introduzidas, bem como algumas outras modificaes no funcionamento. Cada verso nova tem compatibilidade com as verses anteriores, desde que seja respeitado o tipo de conector. Por exemplo, uma placa de CPU compatvel com AGP 3.0 e use slot de 1,5 volts, aceitar operar nos modos 4x e 8x. Placas de CPU AGP 3.0 universais suportam tambm operaes em modos 1x e 2x. O barramento AGP bastante semelhante ao PCI, mas com algumas modificaes voltadas para placas de vdeo. Opera com 32 bits e 66 MHz. Na sua verso inicial (AGP 1x), cada clock realiza uma transferncia de 32 bits (4 bytes). Como so 66 MHz (na verdade so 66,66 MHz), temos 66 milhes de transferncias por segundo. Sendo as transferncias de 4 bytes, o nmero total de bytes por segundo que podem passar pelo barramento AGP 1x : 66,66 MHz x 4 bytes = 266 MB/s Esta uma taxa de transferncia fantstica. Com ela possvel preencher todo o contedo da memria de vdeo cerca de 90 vezes por segundo (90 Hz), supondo uma resoluo grfica de 1024x768x32 bits. Isto muito mais que os 30 Hz necessrios para ter sensao visual de continuidade de movimentos. Portanto 90 Hz pode parecer um exagero, mas no . O trfego de dados no barramento AGP no simplesmente a transferncia de frames para a memria de vdeo. preciso fazer continuamente a leitura de texturas que ficam na memria RAM da placa de CPU, para que sejam automaticamente e rapidamente aplicadas sobre os polgonos que formam as imagensCap. 6 Barramentos Internos. Elaborado por: Elsio Freitas

ITC 2007

Hardware Terico.

Pg.

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tridimensionais. O trfego de dados pelo barramento AGP tende a ser ainda mais elevado quando so usadas resolues mais elevadas, quando so geradas imagens complexas e quando a resoluo das texturas muito elevada. Por isso existem verses novas do barramento AGP, capazes de operar com taxas ainda mais elevadas. O modo AGP 8x faz parte da especificao AGP 3.0. Sua principal caracterstica o uso de taxas de transferncia 8 vezes maiores que as oferecidas pelo AGP 1x. Em modo 8x, a taxa de transferncia terica mxima de 2133 MB/s. Esta taxa obtida com o uso de 8 transferncias por ciclo, usando o mesmo clock bsico de 66 MHz utilizado por todas as verses do AGP. Apesar do clock ser de 66 MHz, o barramento tem dois sinais complementares AD_STBS e AD_STBF, cujas transies so 4 vezes mais rpidas que o clock do barramento AGP. Os instantes de subida desses dois sinais marcam a transferncia dos dados. O slot AGP Pro uma verso ampliada do AGP, cuja principal caracterstica a maior capacidade de fornecimento de corrente. Seu slot maior, com maior nmero de contactos, e nesses contactos adicionais existem mais linhas de alimentao. O maior fornecimento de corrente necessrio para as placas AGP de maior desempenho, muitas delas chegando a dissipar mais de 50 watts, possuindo inclusive um cooler sobre o seu chip grfico, similar aos utilizados nos processadores.



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Cap 6 - Barramentos